非金属材料成形02橡胶.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造技术,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械制造技术,*,2025/10/5 周日,机械制造技术,1,工程塑料,-,橡胶,-,陶瓷,-,复合材料,第4章 非金属材料的成形,2025/10/5 周日,机械制造技术,2,4.1,高分子材料的成形（,橡胶,）,4.2,陶瓷材料的成形,4.3,复合材料的成形,4.4,成形技术的新进展,1,、橡胶制品的组成,1),生胶：天然或人工合成的橡胶；,2),配合剂：调整改善橡胶制品性能；,如硫化剂、增塑剂、防老化剂、填充剂；,（改性、提高塑性降低硬度、防老化等）,3),骨架材料：提高承载力、限制变形，如纤维织品、金属丝、编织物等。,4.1.2,、橡胶制品的成形,橡胶制品,2025/10/5 周日,机械制造技术,4,4.2,橡胶制品的成形过程,橡胶制品的生产主要包括,混炼、成形、硫化,等加工过程,将各种配合,混炼,剂混入并均匀分散在橡胶中的过程,任务是生产出符合品质要求的,混炼胶,压延机压延得到板材、片材,混炼,成形,挤出机上挤出棒材、管材及各种型材,织物上贴胶而得到胶布、管带等,成品,加热、,加压硫化,橡胶硫化,目的,使橡胶具有足够的强度、耐久性及抗剪切,和其他变形能力，减少橡胶的可塑性,。,橡胶在一定温度、压力作用下，能够充满模腔各个部分的性能称为橡胶的流动性。橡胶流动性的好坏，在很大程度上影响着成形过程的许多参数，如成形时的温度、压力、模具浇注系统的尺寸及其结构参数。,流动性,黏度,可塑度,门尼黏度又称转动黏度，,是衡量合成橡胶的聚合度和可塑性的一个指标。越小，可塑性越高，胶料的流动性越好。,2,）流动性,2.1,橡胶制品的成形性能,流变性能与加工条件（如温度、速率、压力等）有关。,质量控制工艺因素：辊温、塑炼时间、辊距、速比、化学塑解剂、装胶量等,开放式塑炼方法,薄通塑炼：效果好塑性大且均匀，常用,一次塑炼：效果不好、可塑性低,分段塑炼：塑炼 下片冷却,4-8h,、再塑炼反复,23,次,2025/10/5 周日,机械制造技术,9,开放式炼胶工艺,密闭式炼胶机,2025/10/5 周日,机械制造技术,10,优点：工作密封性好、工作条件和胶料质量改善、混炼 周期短、效率高、安全性好。,生产能力大、粉尘污染小、劳动强度低、能耗少、适合耗胶量大胶种变化小的企业。,主要影响因素：塑炼温度、时间、塑解剂、转子速度、装胶量等,2025/10/5 周日,机械制造技术,11,密闭式塑炼工艺,螺杆式塑炼机,高温条件下连续塑炼,驱动功率大,自动化生产,质量较差可塑性不稳定,2025/10/5 周日,机械制造技术,12,2、胶体的混炼,胶体混炼是将各种添加剂混入生胶中，制成质量均匀的混炼胶的过程。,质量要求：,1,、制品良好的物理化学性能,2,、胶料本身具有良好的加工工艺性能。,混炼方法：一段混炼法和两段混炼法,严格加料顺序：生胶,-,固体软化剂,-,促进剂活化剂防老剂,-,补强填充剂,-,液体软化剂,-,硫磺及超促进剂。,2025/10/5 周日,机械制造技术,13,2.1,橡胶的压制成形,将橡胶半成品置入模具中，在加热加压的条件下，使胶料 呈现塑性流动充满型腔，经一定的加温时间后完成硫化，再经 脱模和修边后得到制品的成形方式。,1.,压制成形工艺流程,塑炼,混炼,制坯（出片、预成型）,片材、管材、型材,裁切,模压硫化,修边,检验,成品,-,包装入库。,3,、橡胶材料的模压成形,压延,是橡胶加工中重要的基本过程之一。压延是,利用压延机辊筒之间的挤压作用，使物料发生塑性流动变形，最终制成具有一定断面尺寸规格和几何形状的片状聚合物；或者将聚合物材料覆盖并附着于纺织物和纸张等基材的表面，制成具有一定断面厚度和一定断面几何形状的复合材料。,2.,橡胶制品的压延过程,关键工序：,1,）塑炼。,在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、具有可塑性的状态的加工工艺过程,。,2,）混炼。,为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工艺性能和降低成本，将各种配合剂混入生胶中，制成质量均匀的混炼胶的工艺过程,。,3,）模压硫化。,它包括加料闭模、硫化、起模和模具清理等步骤。胶料经闭模加热加压后成,形,，经过硫化使胶料分子交联，成为具有高弹性的橡胶制品。,橡胶材料的成形工艺,2.,压制工艺,橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化过程。,硫化过程控制的主要参数是硫化温度、压力和时间等,。,1,）,硫化温度,：,橡胶发生硫化反应的基本条件,。,硫化温度高，硫化速度快，生产效率就高。但是硫化温度过高会使橡胶高分子链裂解，从而使橡胶的强度、韧度下降，因此硫化温度不宜过高。,橡胶材料成形工艺,2,）硫化时间：,在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为,正硫化或最宜硫化,。在一定温度下达到正硫化所需硫化时间称为,正硫化时间,，一定硫化温度对应有一定正硫化时间。硫化时间决定硫化程度，通常制品尺寸越大或越厚，所需硫化时间越长。,橡胶材料的成形,3,）硫化压力：,为使胶料能够流动充满型腔，并使胶料中气体排出，应有足够硫化压力,。,增加压力能提高橡胶力学性能，延长制品使用寿命。但是，过高压力会加速分子降解作用，反而会使橡胶性能降低。,对硫化压力选取应考虑胶料配方、可塑性、产品结构等因素,。,3.,压制模具,橡胶压制模与一般塑料压塑模结构相同。但橡胶模有自身,特,殊的要求,在设计时要注意,：,1,）测温孔：,硫化温度的误差应控制在,+,2,范围,，,在压制模型腔附近必须设置测温孔。,2,）,流胶槽,：,由于在加料时一般有,5%,10%,的余量，为保证制品精度，在型腔周围设置流胶槽，使多余的胶料排出。,橡胶材料的成形,通过压延过程可制造胶片，如胶料的压片、压型和胶片的贴合；胶布压延，如纺织物的贴胶、擦胶和压力贴胶等。,特点：,连续生产过程、压延成形速度快、生产效率高、产品断面厚度尺寸精确,。如橡胶的压延速度一般在,30,50m/min,，胶布的压延速度可达,100 m/min,以上。,对压延制品的品质要求是,表面光滑,花纹清晰,内部密实,断面几何形状准确，厚度尺寸精确。,橡胶制品的压延过程,橡胶制品的压延过程,2025/10/5 周日,机械制造技术,21,胶片的压延,是利用,压延机将胶料制成具有规定断面厚度和宽度的表面光滑的胶片,。当压延胶片的断面较大，一次压延难以保证品质时，可以分别压延制成两层以上的较薄的胶片；然后再用压延机贴合在一起，制成规定厚度要求的胶片；或者将两种不同配方胶料的胶片贴合在一起，制成符合要求的胶片；还可将胶料制成一定断面尺寸规格，表面带有一定花纹的胶片。,因此，胶片的压延包括,压片、胶片贴合和压型,。,1,）胶片压延,图（,a,）、（,b,）为三辊压延机压延胶片,四辊压延机,三辊压延机,（,1,）压片,加工方法如下图所示,1,胶料；,2,胶片；,3,积存胶,图（,a,）表示下辊无积胶压延法,图（,b,）为中下辊有积胶压延,法,图（,c,）为四辊压延机压延胶片,四辊压延机压片时，胶片的收缩率比三辊压延机压延小，断面厚度的精度较高，但压延效应较大,。,1,）胶片压延：压片,压片品质,辊 温,压延速度,生胶种类,胶料的可塑度,配方的含胶率等,辊温,辊温高，胶料的黏度低，压延时的流动性好，半成品收缩率低，表面光滑。但,辊温过高时，又容易产生气泡和焦烧现象。,辊温过低会降低胶料的流动性，使半成品表面粗糙，收缩率增大。,压延速度,压延速度快，生产效率高，压缩收缩率也大,。,1,）胶片压延,胶料的可塑度,胶料的可塑度大，流动性好，半成品的表面光滑，压延收缩率也低。但可塑度过大时，容易产生黏辊现象。,配方的含胶率,配方含胶率高，胶料的弹性也大，压延收缩率大，表面不光滑。,生胶品种,不同品种生胶的胶料的压片特性差别较大,1,）胶片压延,保证压延品质，胶料的配方含胶率不宜过高，胶料的收缩变形一般应控制在,10%,30%,。,对压型胶料的塑炼、混炼、停放、返回胶的掺用比例，包卷次数及热炼温度等条件均应保持恒定。压延过程采用,提高辊温、减慢辊速或急速冷却,等措施。,1,）胶片压延,（,2,）贴合胶片,贴合是利用压延机将两层以上的同种胶片或异种胶片贴在一起，结合成为厚度较大的一个整体胶片的压延过程。胶片贴合的有两辊压延机、三辊压延机、四辊压延机贴合等方法。,（,3,）压型,两辊压延机,三辊压延机,四辊压延机,压延 过程如下图所示：,（,a,）两辊压延机压型；（,b,）三辊压延机压型；（,c,）四辊压延机压型,1,）胶片压延：贴合,橡胶压延制品,2025/10/5 周日,机械制造技术,28,纺织物的挂胶是利用,压延机将胶料覆盖于纺织物表面，并渗透入织物缝隙的内部，使胶料和纺织物紧密结合在一起成为胶布的过程,，又称为,胶布压延过程,。,纺织物挂胶的压延方法,一般贴胶压延,压力贴胶压延,擦胶压延,一般贴胶压延,:,使纺织物和胶片通过压延机等速回转的两个辊筒之间，在辊筒的挤压力作用下贴合在一起，制成胶布的挂胶方法。,优点,:,压延速度快、生产效率高、对纺织物的损伤小、,胶布的附胶量较大、耐疲劳性能较好。,缺点：,渗透能力差、附着力较低、胶布断面中易产生气泡。2,）,纺织物挂胶压延成形,压力贴胶压延：,常采用三辊压延机，其方法与贴胶技术基本相同，唯一的差别是在纺织物引入压延机的辊隙处留有适量的积存胶料，借以增加胶料对织物的挤压和渗透，从而提高胶料对布料的附着力,。,擦胶压延：,是压延时利用辊筒之间速比的作用将胶料挤擦进入纺织物缝隙中的挂胶方法。,提高了胶料对纺织物的渗透力与结合强度，适于纺织物结构比较紧密的帆布挂胶。但容易损伤纺织物，不适于帘布挂胶。,2,）纺织物挂胶,挤出成形是使高弹性的橡胶在挤出机机筒及螺杆相互作用下，受到剪切、混合和挤压，在此过程中，物料在外加热及内摩擦剪切作用下熔融成为黏流态，并在一定压力和温度下连续均匀地通过机头口模成形出各类断面形状和一定尺寸的制品。,在橡胶加工中，它可以用来成形,轮胎,胎面胶条,，,内胎,、,胎筒,、,纯胶管,、,胶管内外层胶和电线电缆,等半成品，也可用于,胶料,的,过滤、造粒、生胶的塑炼,等。,挤出过程主要设备是挤出机，用于橡胶成形挤出机称为橡胶挤出机，其结构与塑料挤出机基本相同，但结构参数有较大差别。,2.4,橡胶制品挤出成形过程,挤出成形流程,2025/10/5 周日,机械制造技术,32,橡胶挤出成形模具及制品,2025/10/5 周日,机械制造技术,33,热喂料挤出过程一般包括胶料热炼、挤出冷却等工序。,（,1,）胶料热炼和供胶 胶料经混炼冷却停放后，必须进行热炼再供入挤出机加料口热炼使均匀性和热塑性进一步提高，易于挤出，并获得规格准确表面光滑的制品。热炼后从开炼机上割取胶条，通过运输皮带连续供入挤出机，也可将胶条切成一定长度由加料口加入。在供胶或喂料时应连续而且均匀，经细炼后胶料在供胶前不宜停放过长，以免影响热塑性。,（,2,）挤出成形技术条件,胶料的可塑性 通常挤出胶料的可塑度为,0.25,0.4,（冷喂料挤出为,0.3,0.5,）可塑性适当时，挤出过程摩擦小，生热低、不易焦烧、流动性好、挤出速度较快，且表面光滑。,1,）热喂料挤出过程,挤出物的冷却,挤出物离开口模时，温度较高，必须冷却，其目的是：防止半成品存放时产生自硫；使胶料恢复一定的挺性，防止变形。,冷却方式有喷淋和水槽冷却两种。,挤出大型的半成品（如胎面），一般须先经,预缩处理,后才进入冷却槽，预缩的方法是使半成品经过一组倾斜的导辊或一组由大到小的圆辊，使其沿长度方向进行预缩。,1,）热喂料挤出过程,冷喂料挤出，其主机采用冷喂料挤出机，具有,节省热炼,设备，,易实现机械化,、,自动化生产,等特点，由于主机强化了螺杆结构的剪切和塑化作用，使胶料获得,均匀的温度和可塑度,。改善了挤出制品的品质，减小了表面粗糙度，压出的半成品具有较稳定一致的尺寸规格。,2,）冷喂料挤出过程,冷喂料挤出已广泛应用于天然橡胶及各种合成橡胶的挤出，它在电线、电缆、胶管等小型制品挤出方面逐渐取代了热喂料挤出机和热炼设备。,冷喂料挤出过程与热喂料有所,不同,，加热前应先将各部位温度调节到规定值。待温度稳定后，以低速开启电机，然后加料。与热喂料,一样,，在冷喂料挤出过程中要注意控制物料的,可塑性,、,温度,、,挤出速度,等技术因素,。,2,）冷喂料挤出过程,橡胶制品的,注射成形技术,是将,胶料加热塑化成黏流态,(,或称熔融态），施以高压注射进模具，在模具中热压硫化，然后从模具中取出成形好的制品。,注射是在模压法和移压法生产基础上发展起来的一种较新的技术。目前主要用于模型橡胶制品（如密封圈带金属骨架模制品、减振垫、鞋类），也有试用于注射轮胎制品。,橡胶注射成形技术,2.1,橡胶制品注射成形,注射法生产包括,预热、塑化注射、硫化、出模,。,1,、塑化过程：,带状和粒状胶料进入机筒加料口，随着螺杆旋转推动向前输送，并受到混合、搅拌作用。由于螺杆机筒对物料的剪切生热及机筒外部加热，使得,胶料逐渐升温成为黏硫态。,2,、注射保压：,胶料经过塑化，堆积在机筒前端，已具有一定的流动性，螺杆向前推进时，强大的,压力将胶料经喷嘴、流胶道,、浇口注入闭合的热模中。,1,）橡胶注射成形过程,热压硫化：,模腔中注满胶料后，经过一段时间的保压，注射机螺杆再后退，在锁模力作用下，模内胶料由于浇口封闭继续保持所需的硫化压力进行硫化。,脱模：,硫化到达预定的时间，模型开启，橡胶制品由脱模装置顶出。脱模后，模具又闭合，进行下一制品的生产循环。,1,）橡胶注射成形过程,1.,橡胶注射成形工艺过程,橡胶注射成形是在专门的橡胶注射机上进行的。橡胶注射成形的工艺过程主要包括胶料的,预热塑化、注射、保压、硫化、脱模和修边,等工序。,2.,注射成形工艺条件,注射成,形,工艺条件主要有料筒温度、注射温度、注射压力、模具温度和成,形,时间。,1,）,料筒温度,。,胶料在料,筒,中加热塑化，在一定温度范围内，提高料,筒,温度可以使胶料的粘度下降，流动性增加，有利于胶,料,的成,形,。,2.2,橡胶注射成形,2025/10/5 周日,机械制造技术,42,2.2,橡胶注射成形机器,2,）注射温度。,胶料除受料筒加热外，在注射过程中还受到摩擦热，故胶料的注射温度均高于料筒温度。注射温度高硫化时间短，易出现焦烧。因此在不产生焦烧的情况下，尽可能使温度接近模具温度。,3,）注射压力。,注射时螺杆或柱塞施于胶料单位面积的力。注射压力大，有利于胶料充模,和硫化。,4,）模具温度。,在注射成,形,中，由于胶料在充型前已经具有较高的温度,，,充型之后能迅速硫化，表层与内部的温差小，故模具温度较压制成,形,的高,。,5,）,成,形,时间,。,指完成一次成,形,过程所需时间。它是动作时间与硫化时间之和。,2.2,橡胶注射成形,影响注射成形技术,螺杆转速,注射压力,温 度,胶料等,依据这些因素来确定注射技术条件,。,1,、,螺杆转速,胶料塑化时，螺杆转速对,注射温度、硫化时间和塑化能力,都有影响。螺杆转速 胶料受到剪切、塑化、均化的效果，可获得较高的注射温度，缩短注射时间和硫化时间。转速过高，使螺杆表面的橡胶分子链发生取向，产生,“,包辊现象,”,，结果使一部分胶料随着螺杆而旋转，不能产生剪切作用。螺杆转速不超过,100r/min,为宜。国内经验值在,30,50 r/min,，螺杆直径大的转速宜低些，黏度高的胶料，转速也应低些。,2,）橡胶制品注射成形技术条件,注射速度,与注射压力、喷嘴直径及胶料性质有关。注射 速度 注射温度和硫化速度 由于注射温度增加，缩短了注射时间，提高了生产效率。,但注射速度过高，,由于摩擦产生热量大，易焦烧，或制品表面产生皱纹或缺胶。,注射压力,注射压力对胶料填充模具有决定性的作用。其值大小取决于,胶料的性质,、,注射机类型、模具结构及其他技术条件,。,注射压力,胶料的流动性 注射时间 胶料温度,原则上注射压力在许可的压力范围内选择较高值。,2,）橡胶注射成形技术条件,温度,保证胶料顺利注射和快速硫化,：,机筒温度：,橡胶的塑化过程其他技术条件和硫化胶某些性能（如硬度等）提高机筒温度可以提高注射温度，缩短注射时间和硫化时间。机筒温度的选择通常应在焦烧安全许可的前提下尽量提高一些。,注射温度：,胶料通过喷嘴之后的温度控制原则是在焦烧安全许可的前提下尽可能接近模腔温度。温度过高，容易产生焦烧，若过低则造成硫化时间延长。,模具温度：,根据胶料硫化的条件来确定。从提高生产率的角度，模温应尽可能采用充模时不会焦烧的最高温度，以免因模温过低，延长硫化时间，降低产量。一般模温的选择应比焦烧时的温度低,3,5。,2,）橡胶制品注射成形技术条件,硫化压力（注射压力）,硫化温度（模具温度）,硫化时间,硫化时间是完成硫化反应过程的条件，它是由胶料配方、硫化温度来决定的。时间过长产生过硫，时间过短产生欠硫，过硫和欠硫都使制品性能下降。,胶 料,门尼黏度 不大于,65,门尼,焦烧时间,硫化条件,确定,2,）橡胶制品注射成形技术条件,橡胶日常应用,2025/10/5 周日,机械制造技术,48,