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一、進口O型圈硬度的選擇
根據(jù)密封系統(tǒng)中壓力的不同,分別設計出不同硬度的O型密封圈用膠料。壓力高的應選用高硬度膠料,壓力低的則選用中硬度或者低硬度膠料。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命,國家標準中對膠料硬度已實現(xiàn)系列化。例如,液壓系統(tǒng)用的丁晴橡膠,除特殊要求外,膠料硬度分為60°±5°,70°±5°,80°±5°, 88°±5°(邵爾A)四個硬度,以滿足不同壓力的要求。一般60-70為低硬度,80為中硬度,88為高硬度,密封壓力在30-60Mpa范圍內(nèi),,O型圈的硬度為85-90較為適宜。
作為密封使用的O型圈,除了考慮膠料硬度外,還要求膠料必須具有良好的綜合性能,壓縮永久變形要小,特別是高硬度膠料,良好的工藝性能也是必不可少的。設計高硬度膠料,一般需要大量填充炭黑,而大量的填充炭黑又會給煉膠工藝帶來困難,煉膠過程中的摩擦生熱大,膠料容易焦燒。同時大量的炭黑會使膠料彈性降低,壓縮永久變形增大。因此,膠料配方中硫化體系和填充體系的選擇和配合至關重要。就丁晴橡膠而言,為了提高膠料的耐熱性,降低壓縮永久變形,改善其他性能,目前多采用低硫(0.5份以下)高促以及無硫和過氧化物硫化體系,硫化膠具有良好的物理機械性能和耐熱性,壓縮永久變形小,不易焦燒。
二、進口O型圈硬度膠料的配方設計
對高硬度膠料,也可以采用多官能團化合物和樹脂類補強劑(如低聚酯、酚醛樹脂等)作為膠料的增硬劑,減少炭黑用量。低聚酯也是一種良好的軟化劑,在膠料混煉過程中起增塑軟化作用。改善膠料的加工工藝,在膠料硫化過程中,在DCP的引發(fā)下不能參與交聯(lián)反應,起補強作用,從而提高了O型圈硫化膠的拉伸強度、硬度及耐磨性。此外,配方中還加入低分子量聚乙烯加工助劑,對改善膠料加工性,流動性有較好的效果。
就中硬度、低硬度膠料配方的設計而言,本著盡量簡化系列膠料配方的原則,力爭少量基本配方的基礎上,用變更炭黑和軟化劑用量的辦法,設計試驗出中、低硬度級別的膠料,以達到既便于生產(chǎn)管理,又能滿足使用要求的目的。
三、O型密封圈成品的檢驗
1、 外觀質(zhì)量檢驗
O型橡膠圈的外觀采用目測法,一般O型圈不允許存在孔隙、裂紋、雜質(zhì)、氣泡,表面應光滑、清潔。表面缺陷類型及質(zhì)量要求應不超過國家標準GB3452.2-2007規(guī)定的極限,根據(jù)使用場合對外觀質(zhì)量的要求分為N級、S級和CS級別。N級規(guī)定了一般用途O型圈檢驗判定依據(jù),S級規(guī)定了用于外觀質(zhì)量水平較高或表面缺陷尺寸公差精度要求較高的O型圈檢驗判定標準。這一等級包括航天航空、重要工業(yè)或汽車業(yè)的應用。CS級規(guī)定了用于外觀質(zhì)量水平非常高或表面缺陷尺寸公差精度要求非常的O型圈檢驗判定依據(jù)。這一等級包括了航空航天或醫(yī)藥業(yè)一些關鍵場合的應用。在這些場合下,為了達到最滿意的效果,O型圈的表面應力求無缺陷。
2、 尺寸檢驗
O型橡膠密封圈可根據(jù)具體要求對其斷面、內(nèi)外徑尺寸進行測定。按規(guī)格大小,可分別采用精度符合要求的游標卡尺、直尺或者卷尺,以及移動式顯微鏡、投影顯微鏡等光學儀器來測量。尺寸和公差應符合國家標準或相應要求規(guī)定的尺寸。
3、 成品物理機械性能的檢驗
O型橡膠密封圈根據(jù)不同的使用要求也可對成品進行物理性能測試,對實心O型圈的硬度、拉伸性能、壓縮永久變形、熱空氣老化、壓縮應力松弛、耐液體、密度試驗等可按GB/T5720-2008標準規(guī)定的O型橡膠密封圈試驗方法進行測試。
四、O型圈混煉膠加工
O型圈加工工藝對生膠可塑度有一定的要求,為了滿足各項工藝性能,生膠需要塑煉。但多數(shù)合成橡膠在合成過程中控制了生膠的初始可塑度,可以不經(jīng)過塑煉之結晶性混煉,除此之外,天然橡膠、硬丁晴橡膠、異戊二烯橡膠、丁苯橡膠等都需要進行適度的塑煉。
塑煉能降低橡膠的粘度,使配合劑容易混入。能改善橡膠的流變性能,減小口型膨脹和壓延收縮,還能提高膠料的溶解性和成型粘著性。塑煉必須適度,過度的塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨性和耐老化性能。可塑度主要根據(jù)混煉膠的工藝性能和制品的性能要求來確定,生膠塑煉一般在開放式煉膠機上進行,但也可以用密煉機進行塑煉。
在煉膠機上將各種配合劑與生膠壓合制成混煉膠的過程稱為混煉?;鞜挷粏问巧z與配合劑的簡單機械混合過程,而且是各組分進行浸潤分散、吸附和結合并形成具有復雜網(wǎng)絡結構的膠態(tài)分散體的物理-化學過程,實際上是一種橡膠改性過程
在整個橡膠加工過程中,混煉膠質(zhì)量對膠料進一步加工和最終的成品性能具有決定性的影響,混煉是最容易產(chǎn)生質(zhì)量波動的工序之一。若混煉不好,膠料會出現(xiàn)配合劑分散不均、可塑度上下波動、甚至焦燒、噴霜等現(xiàn)象,導致硫化膠和成品性能下降。
五、O型圈半成品制備
O型橡膠密封圈的生產(chǎn)一般仍以模壓法為主。為了提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量,減少浪費,預先制備半成品是有必要的。傳統(tǒng)的平板硫化半成品的制造過程是合格的混煉膠經(jīng)充分返煉后壓制成膠繩,裁成一定的長度,接頭按45°搭接,制成O型圈半成品。近年來,國內(nèi)不少廠家已采用精密預成型機來生產(chǎn)O型圈及其他制品的半成品。這樣既提高了生產(chǎn)效率,又保證了半成品體積和重量的準確度,提高了橡膠制品的生產(chǎn)工藝的水平。若用注射成型機生產(chǎn),半成品無需特殊準備,只需將壓制好的膠條直接喂料即可
六、O型圈的硫化
目前,模壓制品的硫化方法主要有平板模壓,傳遞模壓和注射模壓三種。平板模壓法歷史最為悠久,傳遞模壓約在20世紀50年代前后開始使用,而注射模壓則是來自20世紀60年代起逐步由塑料工業(yè)進入橡膠工業(yè)的,當前發(fā)展趨勢是逐步發(fā)展注壓法,但由于各自適用的范圍不同,三者并存并獲得發(fā)展仍是現(xiàn)實。O型密封圈按其特點仍以平板模壓為主要成型方法。
在模壓硫化過程中,必須嚴格爭取掌握硫化的溫度、時間和壓力,并隨時注意硫化過程中溫度等參數(shù)的變化情況,進行相應處理,否則會造成產(chǎn)品欠硫或過硫。若采用自動控制系統(tǒng),這整個硫化過程會自動記錄和控制,以保證產(chǎn)品會達到正硫化程度
硫化溫度是橡膠O型圈發(fā)生硫化反應的基本條件之一,它直接影響到硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度高,硫化速度快,生產(chǎn)效率高;硫化溫度低,硫化速度慢。硫化溫度根據(jù)配方而定,其中最重要的是取決于膠種和所用硫化體系。天然橡膠最適宜的硫化溫度是一般為145-150℃,合成橡膠一般為150-180℃。通常按照確定的硫化溫度通過實驗確定硫化時間。通常溫度的選擇要適宜,既要保證產(chǎn)品能快速高效的硫化熟,又要避免膠料在上模過程中的焦燒。通常根據(jù)產(chǎn)品的大小來調(diào)節(jié)溫度和時間。產(chǎn)品越大,溫度越低,時間越長,以保證產(chǎn)品能充分的硫化到適宜的程度。
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