Вулканизируемая резина для восковых литейных форм

Вулканизируемая резина для восковых литейных форм


Вулканизация формовых РТИ

Вулканизация — это процесс, без которого невозможно из сырой резиновой смеси получить резину. Основным оборудованием для производства формовых РТИ являются вулканизационные пресса.

Вулканизация резиновых изделий осуществляется в металлических пресс формах (ГОСТ 23165-78 /9/) которые изготавливаются по рабочим чертежам в соответствии с требованиями ОСТ2 П75-1-73 /10/ и эксплуатируются по ГОСТ 29077-91 /11/. Пресс-формы устанавливаются на гидравлических прессах, основной задачей которых является создание больших давлений необходимых для получения качественных изделий. Давление в полости формы на смесь должно составлять для мягких 2-5 МПа (вязкостью по Муни при 100°С менее 60 ед.), а для жестких — 7-10 МПа.

Главным критерием выбора прессового оборудования для формования и вулканизации изделий является его универсальность, т.е. возможность изготовления самых разнообразных резиновых деталей из различных резиновых смесей с регулированием технологических параметров (давления, температуры, времени вулканизации и др.) в широких интервалах.

Параметры компрессионного формования определяются чаще всего опытным путем, хотя на базе обширных экспериментальных исследований, многолетней практической работы заводов созданы необходимые рекомендации для ведения процессов в оптимальных условиях.

Недостаток данного метода заключаются в том, что в процессе нагревания с повышением температуры объем резиновой смеси увеличивается и смесь вытекает из полости формы в виде облоя или в плоскость разъема полуформ, тем самым приоткрывая их, или в зазоры, имеющиеся в форме. Поэтому полученные изделия требуют дополнительной механической обработки /2/.

Формовые РТИ, выпускаемые заводами небольшими партиями, изготавливаются, как правило, компрессионным способом с использованием съемных форм. Для облегчения обслуживания пресса в этом случае используют подъемные столы. Последние применяются также при производстве РТИ с длительным циклом вулканизации. Однако такое приспособление частично облегчает физический труд и незначительно уменьшает время перезарядки./2/

Более эффективно применение кассетных пресс-форм, позволяющих более рационально использовать площадь плит пресса. В этом случае верхнюю и нижнюю плиты пресс-формы стационарно устанавливают на нагревательных плитах пресса, имеющего устройства для принудительного раскрытия.

Применение механизированных перезарядчиков двух- и трехплитных кассетных форм позволяет устранить физические усилия при перемещении и раскрытии пресс-форм и резко сократить время перезарядки. Наиболее часто встречаемые прессы марки 250-600-Э2 с перезарядчиками для кассетных двух- и трехплитных форм (рис. 1.3)/2/.

Схема вулканизационного пресса 250-600-Э2 с перезарядчиком типа 13-12

1 — привод выдвижения формы; 2 — цилиндр разъема форм; 3 — привод подъема верхней плиты; 4 — пневмопривод выдвижения средней плиты; 5- выталкиватель изделий

Рис.1.3

По окончании вулканизации пресс размыкается, кассета опускается вместе с нагревательной плитой. Механизм перемещения кассеты своим захватом выдвигает нижнюю плиту из пресса на перезарядчик. Крышка кассеты входит в захват механизма поворота, а отверстия средней плиты кассеты останавливаются под захватом механизма перемещения средней плиты. С помощью механизма разъема, штанги которого перемещаются вверх и нажимают штырями на выступы крышки кассеты, крышка кассеты отделяется от средней плиты. Затем планка разъемника своими уступами воздействует на среднюю плиту, которая отрывается от нижней, а захват механизма перемещения средней плиты входит в ее отверстия. Крышка кассеты механизмом поворота поворачивается на угол 70°, а средняя плита с помощью механизма перемещения подводится под выталкиватель, где производится выгрузка изделий. После этого выталкиватель поднимается, и кассеты перемещаются на разъемник. Средняя плита опускается на нижнюю, в нее загружаются заготовки, крышка кассеты опускается, кассета задвигается в пресс, и цикл повторяется.

Американская фирма Wabash MPI выпускает три модификации пресса модели G50H — 19, работающего с выдержкой под давлением до 5 МПа. Изолируемые опорные плиты агрегата, размером 483х483 мм равномерно обогреваются при рабочей температуре 260 0С. По требованию заказчика поставляется приспособление для бесшумного срабатывания пресса и система низкого давления для работы с выдержкой под давлением от 2 до 5 МПа /12/.

Английская фирма Star linger North America выпускает прессы модулирующей конструкции в вертикальном и горизонтальном исполнениях, имеющие при необходимости С — образную форму. Узлы замыкания с четырьмя направляющими приводятся в действие с помощью гидро- или гидромеханических систем. Узел впрыска отличается укороченным соплом, незначительной потерей давления и точным объемом дозировки расплава. Прессы используют для изготовления угловых соединений резинотехнических изделий и труб, изделий небольших размеров /13/.

Американская кампания Wabash MPI предлагает пресс для прямого прессования модели PS 3H — 8 — CLX со встроенной вакуум камерой (или без неё) и электронагреваемыми (до 3430С) пластинами с водяным охлаждением размером 203х203 мм. Все операции осуществляются автоматически с помощью датчиков с запоминающими устройствами /14/.

При компрессионном формовании РТИ образование облоя происходит на первых стадиях процесса (рис. 1.4 а), когда резиновая смесь находится еще в вязкотекучем состоянии и ей может быть придана требуемая конфигурация будущего изделия /2/.

Схема прессования в плунжерной форме и образования облоя до (а) и после (б) смыкания полуформ

а)

б)

1 — верхняя полуформа; 2 — изделие; 3 — нижняя полуформа; 4 — облой. Р давление пресса; Рс — давление, создаваемое усилием пресса; д — зазор пресс-формы; D — диаметр гнезда пресс-формы

Рис.1.4

Для создания давления в полости формы заготовка, как правило, имеет объем на 3 — 8 % больше объема получаемой детали. Большое значение имеет конфигурация заготовки: чем ближе она к размерам и форме детали, тем меньше расход резиновой смеси. В момент смыкания плит давление в полости формы благодаря избытку резиновой смеси может достичь 60 — 70 МПа. Под таким давлением резиновая смесь заполняет все полости формы, а избыток резиновой смеси вытекает по плоскости разъема. Резиновая смесь под действием давления может затечь в зазоры, которые имеются в пресс-форме (посадочные места вставок, сердечников и другие вставные элементы формы). Затекание резиновой смеси при давлении свыше 40 МПа начинается в зазоре, превышающем 0,025 мм /3/.

В период вулканизации изделия давление в форме повышается из-за термического расширения резиновой смеси, и смесь вытекает из полости формы в виде облоя или в плоскость разъема полуформ, тем самым приоткрывая их, или в зазоры, имеющиеся в форме (рис. 1.4 б).

В отличие от прессового формования, при литье под давлением запирают пустую форму, затем в плотно закрытую форму под давлением плунжера или червяка подают резиновую смесь.

В этот период давление внутри формы повышается за счет термического расширения резиновой смеси. В момент максимального давления возможно раскрытие формы и выброс излишка резиновой смеси, который образовался в результате увеличения объема при термическом расширении, в результате чего давление в форме падает. Итак, источники образования облоя при формовании РТИ следующие: зазоры в форме, которые необходимы для обеспечения сборки и разборки формы; зазоры, возникающие от деформации деталей формы в момент ее закрытия под действием усилия пресса; зазоры, появляющиеся от тепловых деформаций элементов формы; действие внутреннего давления при тепловом расширении смеси; зазоры, возникающие между полуформами в момент, когда усилия пресса недостаточны для удержания формы в закрытом состоянии.

Герметичность прессовых и литьевых форм создается применением гибких полуформ и вставок из упругих элементов, нанесением эластичных покрытий на плоскости разъема формы, центрированием плит относительно друг друга. Одним из способов устранения образовавшегося облоя является использование режущих кромок. При этом способе при смыкании плит пресс-формы облой, находящийся в плоскости смыкания, выдавливается в облойную канавку (рис. 1.5) /2/.

Схема пресс-формы с режущей кромкой

1,2 — полуформы; 3 — изделие; 4 — режущая кромка; 5 — облой; 6 — облойная канавка

Рис.1.5

После заполнения полости пресс-формы резиновой смесью полуформы и вставки сопрягаются. На режущей кромке в зависимости от ее площади и приложенного усилия создается напряжение 100-150 МПа. Под действием такого давления резиновая смесь вытекает из плоскости смыкания, т. е. с поверхности режущей кромки.

Получение формовых РТИ с минимальным облоем и без него возможно лишь при определенном сочетании герметичности гнезда пресс-формы и точности заготовки при прессовании или дозы впрыска при литье. Важным направлением работ по сокращению отходов является использование инжекционно-компрессионного способа формования (в литьевых прессах 4520-113, «РЕП» и др.). При этом способе производства в форме имеется автономная литниковая система, которая соединена с инжекционным цилиндром и с гнездами одной части формы. После соединения формующего инструмента с инжекционным цилиндром резиновая смесь впрыскивается в полость формы, при этом происходят процессы формования и дозирования заготовки в гнезда формы. После окончания формования заготовок форма расстыковывается, литниковая система выводится из пресса, а ее место занимает вторая полуформа. После чего под давлением пресса осуществляется окончательное формование и вулканизация./15/

Фирма Fobona выпускает литниковую форму типа ”двойной куб”, предназначенную для литья нескольких деталей и их последующей сборки в изделие внутри формы. Между двумя полуформами располагаются два оформляющих вкладыша (куба) с гнездами, поворачивающиеся при каждом раскрытии формы на 90° относительно параллельных вертикальных осей. Форма в целом имеет три плоскости разъема и отличается от обычных высокой производительностью. Предназначена для изготовления массовой продукции /16/.

Перспективны безотходные процессы производства с использованием порошковой технологии, жидкого формования. Для заготовок используют порошкообразную или мелкогранулированную резиновую смесь с добавлением измельченных отходов — выпрессовок. Заготовки формуют как таблетки, а при изготовлении резиноармированных манжет в них запрессовывают металлическую арматуру. Сформованные заготовки можно применять на прессах-полуавтоматах, оснащенных перезарядчиками.

Жидкое формование позволяет исключить процессы резиносмешения и изготовления заготовок, характеризуется почти полным отсутствием отходов, резким сокращением трудовых затрат. Метод основан на поликонденсации жидких компонентов (олигоэфиров и диазоцианатов) непосредственно в формах с образованием полиуретанов сетчатого строения. Скорость процесса регулируется подбором соответствующих катализаторов. Компоненты подаются в литьевую головку из баков шестеренчатым насосом. Жидкие компоненты впрыскиваются в форму с помощью самоочищающегося червячного устройства, при этом вращающийся червяк предварительно перемешивает компоненты.

Посадка сопрягаемых деталей пресс-форм “по конусу” при вулканизации резинотехнических изделий, независимо от их конструкции, связана с рядом существенных недостатков. Такую посадку можно использовать лишь в том случае, если конструкция самого изделия содержит конусную поверхность.

Однако в пресс-формах для таких ответственных изделий, как резинометаллические уплотнители вращающихся валов, до сих пор используется посадка на конус. Основным недостатком таких пресс-форм является вытеснение резиновой заготовки по поверхности конуса, которое происходит до полного смыкания плит пресс-формы. Опаснее всего такое вытеснение в области уплотнительной кромки (уса) уплотнителя, что приводит к увеличению толщины облоя, выкрашиванию резины и к необходимости дополнительного шлифования уплотнительной кромки (уса); при этом может измениться ее размер, несоблюдение заданной величины которого может вызвать потерю работоспособности уплотнителя.

Всех этих недостатков лишена разработанная конструкция безоблойной компрессионной пресс-формы закрытого типа с посадкой сопрягаемых деталей “по цилиндру” (рис. 1.6).

Внешнюю среднюю плиту 4 устанавливают на нижней плите 1 так, чтобы диаметр D1, был равен диаметру середины арматуры 5.

Конструкция пресс-формы для армированной манжеты

1 — нижняя плита, 2-внутренняя средняя плита; 3 — верхняя плита; 4 — наружная средняя плита; 5 — арматура; 6 — шпонка; 7 — плунжер; D1-D5. — диаметры элементов пресс-формы со скользящей посадкой Н9/ h9

Рис. 1.6

Это необходимо для предотвращения отслоения резины от арматуры при разъеме плит пресс-формы. Внутренняя средняя плита 2 установлена по диаметру D4, по скользящей посадке, а посадка по усовой кромке уплотнения, которая не является собственно уплотнительной, выполнена по конусу. Конус применен лишь по соображениям жесткости и прочности выступа на нижней плите 1, а не как установочный посадочный элемент. Нагрузку в такой конструкции несет часть нижней плиты (диаметра D4). После установки нижней и средних плит, а также арматуры закладывают заготовку в виде ленты или шнура, при этом следует точно подбирать вес заготовки. Верхняя плита 3 сначала фиксируется по меньшему диаметру D3, имеющему меньший допуск. Вместе с разницей 2 мм по высоте внутреннего выступа и плунжера это защищает прямые кромки плунжера от повреждения. Под давлением пресса плунжер выдавливает резину в заранее сформированное рабочее гнездо пресс-формы, в разъемы выходит только воздух и небольшая бахрома резины, которая легко обрывается.

Такая конструкция пресс-формы позволяет также использовать более простую технологию ее изготовления. Обычно выступы, на которых установлена арматура, образуют путем фрезерования пространства между ними по диаметру в вертикальной и горизонтальной плоскости, затем полируют, что очень трудоемко и дорого. В представленной конструкции пресс-формы пазы фрезеруют “под ласточкин хвост” с углом 60°; в пазы запрессованы шпонки, обеспечивающие зазор между арматурой и нижней плитой в обеих плоскостях. Для ограничения подъема арматуры вверх при прессовании нет необходимости запрессовывать шпильки, так как в этой конструкции пресс-формы давление на резину плунжером прижимает арматуру в осевом направлении.

Предлагаемая конструкция пресс-формы впервые применена на ЗАО Маяк — РТИ взамен традиционной, использование которой приводило к большому количеству брака /17/. При использовании представляемой пресс-формы размеры манжет соответствуют чертежу, ус получен без облоя и не требует дополнительной обработки, технология изготовления манжеты значительно упрощена; облой имеется на нерабочих углах манжеты по месту прилегания плунжера, что не влияет на долговечность манжеты, так как соответствующие размеры не определяют работоспособность манжеты. Такой облой легко доступен для обработки обычным шлифовальным кругом, тем более что в этих углах по чертежу манжеты заложены монтажная фаска и технологический радиус.

Таким образом, на примере пресс-формы для армированных манжет показаны преимущества посадок на цилиндр, способ изготовления безоблойных изделий на компрессионных пресс-формах закрытого типа, а также приемы облегчения технологии изготовления пресс-форм и изделий и специфика учета усадки в армированных РТИ.

Разъем формообразующих полостей в пресс-формах для резиновых колец круглого сечения располагают под углом 45° или 180°. Полагают, что при применении разъема 45° пресс-формы легче разбирать, и след от облоя на кольце не попадает на место контакта в радиальных соединениях с возвратно-поступательным движением, т.е. подразумевается, что работоспособность таких пресс-форм должна быть выше /18/.

Технология изготовления пресс-формы с разъемом 45° очень сложна, так как требует индивидуальной притирки (путем проверки «на краску») конической и одновременно двух торцевых поверхностей, для чего необходима высокая квалификация токаря и все равно не исключен при изготовлении в пределах допусков брак в виде смещения половинок формообразующей полости при зазоре вверху или внизу, большого облоя при посадке по торцам и зазоре по конусу или быстрого износа конусной поверхности при зазорах по торцам, когда вся нагрузка при прессовании приходится на конус.

Технология изготовления формообразующих полостей в пресс-форме с разъемом 45° возможна только при помощи специальных приспособлений для подачи резца 45°. Трудоемкость операции снижает ее точность. В пресс формах с разъемом 180° этих сложностей нет, подача резца штатная, подгонки плоскостей не требуется.

Контроль размеров формообразующей полости в пресс-формах с разъемом 45° при помощи штангенциркуля возможен в одной точке по горизонтали, а все остальные размеры (глубина гнезда, диаметр второй точки сопряжения, их вертикальные координаты) можно контролировать только при помощи специального приспособления с индикатором или под микроскопом. В пресс-форме с разъемом 180° все размеры доступны измерению штангенциркулем.

Технология закладки резиновой заготовки в пресс-форму с разъемом 45° возможна только при использовании шприцованного шнура, который закладывают в посадочное место в нижней плите (рис. 1.7 а).

Однако при поджатии верхней плитой внешний размер рабочего гнезда меньше наружного диаметра заготовки, поэтому часть шнура вытесняется в плоскость разъема плит. В результате: недопресс в верхней части кольца, смещение плоскостей разъема верхней и нижней плиты в виде ступеньки, большой облой в нижней части кольца (рис. 1.7 б) и, как следствие, втягивание и выкрашивание резины в этом месте при охлаждении под действием термодеформационных напряжений.

Стадии формования заготовки в пресс-форме с разъемом 45

а — вытеснение заготовки; б — недопресс и ступенька

Рис. 1.7

Недопрессовку компенсируют увеличением диаметра сечения шнура-заготовки, но это приводит к еще большему увеличению облоя и смещению в плоскости разъема плит.

Этих недостатков технологии изготовления полностью лишены пресс-формы с разъемом 180°, так как формообразующая полость верхней плиты накрывает заготовку, усилия направлены перпендикулярно касательной к центру кольца и только после окончания формования под высоким давлением излишки резины заполняют облойную канавку. В такой пресс-форме заготовка может быть вырублена штанцевым ножом из вальцованной пластины в виде кольца прямоугольного сечения; это также упрощает подбор массы-заготовки по сравнению со шнуром, что существенно для пресс-форм закрытого типа, в которых масса заготовки превышает массу готового изделия на 2 %.

Раскрытие пресс-форм с разъемом 180° может быть затруднено только, если они неправильно сконструированы.

Представление о том, что работоспособность колец круглого сечения с разъемом 180° в радиальных соединениях с возвратно-поступательным движением ниже, чем у колец с разъемом 45° оказалось ошибочным. ВНИИРП при испытаниях с большой выборкой было показано, что положение облоя, а также его размер в пределах 0-0,5 мм не влияют на работоспособность этих колец. Одним из аргументов в подтверждение этого вывода может быть предположение, что место контакта в таких соединениях может смещаться из-за выворачивания кольца в результате действия противоположно направленных в сечении кольца сил трения. При дефекации колец видно, что следы истирания расположены в секторе 0°- 45°, т.е. при разъеме 180° линия разъема попадает в плоскость контакта со штоком в начале его хода , а при разъеме 45° — в конце, т.е. вероятность этого одинакова, поэтому и работоспособность одинакова /18/.

Таким образом, по работоспособности колец и раскрытию пресс-форм (при правильно сконструированных направляющих колонках) пресс-формы с этими разъемами одинаковы. Однако отмеченные выше недостатки настолько усложняют технологию изготовления пресс-формы и резиновой детали, повышают брак и увеличивают ее стоимость, что изготовление пресс-форм с разъемом 45° нецелесообразно. Для колец круглого сечения пресс-формы рекомендуется изготавливать только с разъемом 180°.

Для придания окончательного вида изделию необходимо его обработать.

В процессе формования изделий образуется облой (вьпрессовки), количество которого зависит от избытка резиновой смеси, удельного давления, вязкости резиновой смеси и конструкции форм. Конструкция большинства форм не позволяет получать безоблойные изделия, поэтому для уменьшения количества облоя массу заготовки подбирают таким образом, чтобы она превышала массу изделия на 5 %. После формования облой удаляют механическим путем. Кроме этого, при производстве резинометаллических изделий производится зачистка резиновых наплывов с арматуры /19/.

Облой с изделий удаляют обрезкой и шлифовкой при обычной температуре и групповым методом при низких температурах. В первом случае используют универсальные приспособления с применением ручного труда (тримминг-машины, токарный и сверлильный станки, шлифовальные шайбы); полуавтоматы и автоматы, а также автоматические линии (при массовом производстве). При втором способе применяют галтовочные барабаны, дробеметные установки, щеточные, вибрационные и инерционные машины.

Многоассортиментность, разнообразие по конфигурации и специфические свойства резиновых изделий обусловливают большую трудоемкость их обработки (она составляет около 40 % от общей трудоемкости изготовления изделий).

Для повышения эффективности механизации отделочных операций требуется создание специализированных технологических потоков и укрупнение партий обрабатываемых деталей. При такой системе сокращается число переналадок и становится экономически оправданным применение для отделки станков, полуавтоматов, автоматов и поточных линий.

Процесс удаления облоя с применением низких температур основан на способности резины становиться хрупкой под воздействием низких температур и значительной разности в толщинах детали и облоя. Замороженный облой, имеющий меньшую механическую прочность по сравнению с прочностью изделий, обкалывается при соударении деталей и ударах по деталям и облою дроби, ворса щеток, керамических шаров, стержней, призм и т. д.

Простейшими универсальными машинами для групповой обработки деталей с применением низких температур являются галтовочные барабаны, работающие на сухом льду или жидком азоте. В настоящее время они являются наиболее распространенным видом оборудования благодаря простоте конструкции и относительной легкости обслуживания. Их недостатками являются большой расход хладагента и недостаточная производительность вследствие низкой интенсивности процесса. Новые методы удаления облоя с использованием низких температур различаются способом замораживания деталей, видом хладагента и способом механического воздействия на облой /19/.

В качестве хладагентов используют сухой лед, жидкий азот, фреон и охлажденный воздух. Сухой лед вследствие высокой стоимости, дефицитности (особенно в летнее время) и неудобства хранения применяется ограниченно — в основном в галтовочных барабанах.

Ряд машин (галтовочные барабаны, дробеметные установки, щеточные машины) работают на жидком азоте. В комплект этих машин, как правило, входит емкость для хранения азота, из которой он подается в рабочую камеру для обработки деталей. Следует отметить, что использование жидкого азота более экономично по сравнению с использованием сухого льда: сокращаются расход хладагента на 50% и продолжительность обработки на 70%; кроме тою, стоимость жидкого азота на 35% ниже стоимости сухого льда. К достоинствам установок с использованием фреона можно отнести минимальные затраты на хладагент, к недостаткам- невысокую производительность /19/.

Удаление облоя в галтовочных барабанах происходит в результате ударов деталей о стенки барабана и друг о друга. Энергия удара зависит от массы деталей, толщины слоя обрабатываемых деталей и скорости их перемещения. С увеличением толщины слоя возрастает давление в его нижних слоях (и соответственно возрастает энергия перемещающихся в них деталей), а с увеличением скорости перемещения деталей возрастает число соударений в единицу времени, т. е. повышается интенсивность процесса.

С целью повышения производительности внутреннюю поверхность рабочей камеры выполняют в виде шести- и восьмигранной призмы или цилиндра с призматическими вставками. Высота вставок равномерно уменьшается от одного торца к другому, что должно способствовать перемещению обрабатываемых деталей в направлении, параллельном оси вращения барабана. Этот же эффект достигается в барабанах типа «пьяная бочка», в которых образующие боковой поверхности рабочей камеры не параллельны оси вращения.

На ряде заводов РТИ работают галтовочные барабаны фирмы «Сольвеер» (Италия), работающие на хладагенте фреон — 22. Теплообмен между деталями и хладагентом осуществляется передачей тепла через стенку, что является причиной низкой производительности /19/.

Машины выполнены в двух вариантах: с рабочей температурой до — 90 °С (двухступенчатая с двумя компрессорами) и до — 130°С (трехступенчатая с тремя компрессорами). Благодаря этому достигается температура, необходимая для удаления заусенцев практически для резин любых видов. Толщина удаляемых заусенцев — от 0,2 до 0,8 мм. Частота вращения барабана регулируется бесступенчато от 18 до 45 об/мин. Выпускаются машины пяти типоразмеров с барабанами емкостью 400 и 600 л. Производительность машин — от 25 до 200 кг/ч. Продолжительность обработки 20-60 мин (рис. 1.8).

Схема установки для обработки изделий фирмы «Сольвеер» (Италия)

1 — барабан; 2 — станина; 3 — скиповый подъемник; 4 — привод; 5 — вибросито;6-8 — лотки для шлифа, облоя и изделий соответственно; 9 — крышка барабана; 10 — лоток

Рис. 1.8

Разработаны галтовочные барабаны, в которых после подачи азота и замораживания изделия герметичная крышка заменяется на сетчатую, и облой удаляется через нее в процессе галтовки и поступает в транспортер.

В галтовочных барабанах новой конструкции экономичность использования хладагента достигается при его дозировочной подаче, а также утилизацией сбрасываемых хладагентов за счет использования их для предварительного замораживания изделий. Экономична компоновка галтовочных барабанов с турбохолодильной машиной.

Немецкая фирма разработала способ удаления облоя с резиновых деталей типа дверных уплотнителей в автомобилях, отличающийся от известных возможностью качественной и быстрой обработки узких длинных деталей. Суть способа: в бункер обтекаемой формы с двойными стенками, между которыми циркулирует жидкий азот, загружаются стальные шарики, которые совершают хаотичное перемещение под действием налагаемых на бункер механических колебаний определенной частоты и амплитуды. В шарики погружается обрабатываемая деталь, ее облой охрупчивается под действием низкой температуры и легко обламывается шариками /20/.

В галтовочных барабанах могут полностью обрабатываться изделия ограниченного ассортимента. Это связано с трудностью удаления облоя с внутренних поверхностей изделий, что приводит к необходимости дополнительной обработки изделий, а также к возникновению брака (разбитые при галтовке изделия).Для таких изделий целесообразнее использовать щеточные машины, где облой удаляется с помощью вращающихся щеток из морозостойкого эластичного материала (найлона, фторопласта, тефлона).

По конструктивному оформлению щеточные машины можно разделить на три группы: с вращающейся рабочей камерой; со стационарной рабочей камерой; с подвижной рабочей камерой, помещенной в стационарном теплоизолированном корпусе.

На щеточных машинах с вращающейся рабочей камерой можно обрабатывать детали, различающиеся по массе в широких пределах, но при этом усложняется автоматизация загрузки и выгрузки деталей.

В щеточных машинах со стационарной рабочей камерой не обрабатываются тяжелые детали, однако при использовании этих машин возможна полная автоматизация загрузки и выгрузки изделий, что является преимуществом машин; так как продолжительность обработки деталей в щеточных машинах составляет всего несколько минут, потеря времени на загрузку и выгрузку становится ощутимой.

В зависимости от регулирования частоты вращения обеих щеток изделия, захватываемые ими, вращаются в том или ином направлении. Возможность регулирования частот вращения щеток и барабана позволяет вести процесс обработки в зависимости от типа изделий в оптимальных условиях.

На заводах РТИ применяются щеточные машины фирмы «Сольвеер» (Италия) и установки типа НВУК-3 и НВУК-4 /19/. Принципиальная схема установки фирмы «Сольвеер» аналогична схеме галтовочного барабана, выпускаемого этой фирмой. Отличием щеточной машины является дополнительный контур, работающий на фреоне — 14 для обработки деталей из морозостойких резин. При обработке фреоном — 14 температура в рубашке барабана может быть понижена до — 130°С. Внутри барабана помещены две щетки из нейлона. Частота вращения щеток регулируется от 0 до 300 об/мин. Продолжительность обработки 5-20 мин,. Следует отметить, что при обработке щетками одновременно происходит обработка изделий галтовкой. Хладагент подается в рубашку барабана или непосредственно в камеру. В установке НВУК-3 (рис 1.9) барабан вращается от электропривода, позволяющего регулировать частоту вращения в пределах от 8 до 50 об/мин. Частота вращения щеток регулируется в пределах от 10 до 700 об/мин. В качестве хладагента используется жидкий азот, который подается через вращающуюся цапфу внутрь барабана /19/.

Установка оснащена устройствами для механизации вспомогательных операций: загрузки, выгрузки и отделения облоя от обработанных деталей.

В отличие от установки «Сольвеер», где охлаждение деталей происходит за счет циркуляции фреона по каналам в корпусе барабана, в установке НВУК-3 изделия охлаждаются непосредственно в барабане жидким азотом. Это резко сокращает продолжительность охлаждения деталей и повышает производительность установок в 2,5 раза. При этом, однако, предъявляются более жесткие требования по морозостойкости к материалу эластичных щеток. Для изготовления щеток в отечественных установках используется модифицированный полиэтилен высокой плотности.

Удаление облоя при обработке инерционным способом происходит в результате охлаждения изделий до хрупкого состояния и соударения друг с другом и со стенками камеры при вращении последней. Преимущества указанного способа: высокая производительность процесса обработки, которая достигается за счет применения переменной скорости вращения; хорошее качество обработки изделий; простота конструкции установки /19/.

Схема установки типа НВУК-4

1 — крышка загрузочного люка; 2 — камера; 3 — щетка; 4 — люк для выгрузки; 5 — привод щеток; 6 — станина; 7 — вибросито; 5 — загрузчик

Рис. 1.9

Схема установки с вертикальным расположением осей вращения барабанов и фрикционным планетарным приводом последних (рис. 1.10). Под действием центробежных сил детали перемещаются внутри барабанов, стремясь занять крайнее от центра вращения положение. При этом они интенсивно перемешиваются. На установке обрабатываются детали типа втулок и колец массой до 80 г. Производительность установки при обработке втулок достигает 500 кг/ч.

Схема установки для обработки деталей инерционного типа

1 — барабан; 2 — водило; 3 — вал; 4 — крышка барабана; 5 — фрикционный привод; 6 -система подвода азота

Рис. 1.10

Основными преимуществами дробеструйной обработки являются возможность механизации процесса, высокая производительность, возможность обрабатывать изделия сложной конфигурации.

Принцип удаления заусенцев дробеструйной обработкой заключается в подаче металлической или пластмассовой дроби с помощью центрифуги на охлажденные резиновые изделия. Однако этот способ не нашел широкого применения из-за высокой стоимости и сложности конструкции установки.

Принцип удаления заусенцев дробеструйной обработкой заключается в подаче металлической или пластмассовой дроби с помощью центрифуги на охлажденные резиновые изделия. Однако этот способ не нашел широкого применения из-за высокой стоимости и сложности конструкции установки.

На рис. 1.11 приведена схема работы установки американской фирмы для обработки облоя дробью.

Детали помещают на транспортер 5 внутри камеры и через сопла распыляют при низком давлении жидкий диоксид углерода для замораживания тонких выпрессовок. При соударениях частично замороженных деталей друг с другом и с дробью выпрессовки удаляются с изделий. Дробь самотеком поступает к вращающемуся распределительному колесу 4, которое разгоняет и направляет ее через окно на лопатки центробежного рабочего колеса, которое сообщает стальной дроби необходимую кинетическую энергию, а окно дает возможность отрегулировать направление и ширину потока.

После обработки дробь отделяется от облоя, продувается воздухом и снова поступает в работу. Этим способом можно удалять выпрессовки с изделий из морозостойких резин. Цикл обработки составляет 3 — 7 мин. После окончания цикла диоксид углерода регенерируется. В зависимости от размера заготовок в камеру загружают от 2500 до 10000 деталей.

Схема установки для обработки изделий дробью

1 — шнековый питатель; 2 — сепаратор; 3 — бункеры; 4 — колесо дробемета; 5 — пластинчатый транспортер; 6 — станина; 7 — конвейер.

Рис. 1.11

Этой же фирмой выпускается более совершенная и экономичная установка с применением в качестве хладагента жидкого азота.

На ней можно обрабатывать изделия из резиновой смеси при температурах до — 180 °С. При этом расход хладагента уменьшается на 30-50%, а общая стоимость обработки снижается на 20-35%; время, необходимое для обработки деталей, сокращается вдвое.

Механический способ удаления облоя с резиновых технических изделий при обычных температурах применяется в тех случаях, когда к изделию предъявляются повышенные требования: сохранение глянцевитости, высокая чистота поверхности и точность размеров. Облой удаляют режущими и шлифовальными инструментами: ножами, различными вырубными штампами, вращающимися щетками, шайбами. Наряду с обычными токарными, фрезерными, сверлильными и шлифовальными станками используют универсальные станки для обрезки заусенцев (тримминг-машины), на которых обработка производится с помощью двух круглых ножей, вращающихся навстречу друг другу вокруг осей, расположенных под прямым углом.

Широкое распространение за рубежом получил метод группового штанцевания формовых РТИ. Он заключается в том, что при проектировании формы заранее планируют получение в плоскости разъема облоя толщиной 0,3-1,0 мм. Изделия, получаемые в многогнездных формах, соединены облоем в виде «коврика»; в таком виде они и снимаются с пресса. Затем этот «коврик» закладывается в групповой штанец, где каждое изделие попадает в отдельное гнездо. Вырубка изделий с одновременным удалением облоя производится на механических или пневматических прессах. Под рабочую плиту пресса устанавливают упругие амортизаторы (обычно прокладки из эбонита), которые позволяют устранить перегрузку деталей пресса при работе.

Для удаления облоя методом шлифования используются универсальные приспособления, в которых обрабатываемая деталь закрепляется на вращающейся оправке с последующим воздействием на нее вращающегося абразивного круга. При этом частота вращения абразивного круга регулируется в пределах от 1500 до 8000 об/мин (в зависимости от вида обрабатываемого изделия и резины). В качестве шлифовального инструмента применяются металлические шайбы с насечкой и лепестковые шлифовальные круги из набора полос наждачной бумаги.

Для удаления наплывов резины на армированных резиновых изделиях используют вращающиеся щетки из стальной проволоки, диски с наждачной бумагой, абразивные круги, металлические шайбы с насечкой, резцы.

Станок для подрезания манжет фирмы «Сорвелл» (Англия). Благодаря наличию у станка двух суппортов (на одном из которых установлен шлифовальный инструмент с приводом от электродвигателя, а на другом — режущий инструмент), сменных вакуумных патронов, а также возможности регулировать последовательность действий полуавтомат обладает достаточной универсальностью при производительности до 1000 шт/ч.

Контроль готовых изделий на заводах, как правило, осуществляется вручную с помощью шаблонов, копиров, измерительного инструмента и несложных приспособлений. Ряд изделий проходит контроль на стендах, имитирующих рабочие условия. Все изделия подвергаются визуальному контролю. На специализированных производствах эти операции частично механизированы.

В связи с быстро растущими требованиями к РТИ решается комплекс сложившихся научно-технических задач, включающий наряду с использованием новых полимеров и эластомерных композиций разработку специфических способов создания эластомерных композиций материалов, высокомеханизированных и автоматизированных процессов, более совершенных конструкций РТИ и методов повышения сроков службы изделий путем химической или физической модификации.

Развитие современной резиновой промышленности характеризуется: расширением областей применения и ассортимента резиновых изделий; стремлением использовать наиболее дешевые каучуки, ингредиенты и армирующие материалы; необходимостью снижения материалоемкости РТИ и трудоемкости их изготовления.

Для больших предприятий потребность в РТИ нестандартных размеров обусловлена концепцией бесперебойной работы оборудования. Поэтому представляется целесообразным иметь собственный участок по производству РТИ в небольших объемах, продукция которого будет полностью удовлетворять основное производство. На таких участках, как правило, используются компрессионное и компрессионно-литьевые методы изготовления РТИ. Используемое оборудование может быть как нестандартным (собственного изготовления), так и стандартным, рассчитанным на небольшие объёмы производства. Сырьем в данном случае являются стандартные товарные резиновые смеси закупаемые на крупных заводах РТИ.



Источник: studbooks.net


Добавить комментарий