超厚橡膠制品的缺陷及消除方法

摘 要：本文對(duì)厚橡膠制品的缺陷從理論到實(shí)踐進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較，總結(jié)出要消除這種缺陷的方法可在模具上增設(shè)一個(gè)阻力腔，并指出了幾個(gè)須注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：阻力腔； 皺皮及裂紋； 負(fù)壓

中圖分類號(hào)：N65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2012）08-179-001

一、引言

模具的設(shè)計(jì)，除根據(jù)橡膠材料的收縮率計(jì)算出型腔的尺寸，然后給予一定的結(jié)構(gòu)要素，設(shè)計(jì)出模具，還要充分了解橡膠成型硫化的工藝流程和成型的流動(dòng)機(jī)理。因?yàn)橛械南鹉z制品的缺陷，表面上似乎屬于工藝問(wèn)題，不是模具問(wèn)題，而實(shí)際上工藝較難解決，但可以在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮解決問(wèn)題的方法。下面介紹一種超厚橡膠制品缺陷的解決方法。

二、制品的缺陷及成因分析

1.兩種典型的厚橡膠制品缺陷的產(chǎn)生部位

如圖1是比較典型的厚橡膠制品，通常模具截面結(jié)構(gòu)如圖2。這樣的制品表面常會(huì)出現(xiàn)皺皮及裂紋，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)夾舌層。圖3表示制品在A處出現(xiàn)缺陷，也就是模壓過(guò)程中，在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分型面處，即上模板1與中模板2或下模板3的分型面處相對(duì)應(yīng)的制品上出現(xiàn)皺皮或夾舌層。

2.缺陷成因分析

基于模具的特點(diǎn)，膠坯料是直接填入模腔，受熱首先是外層膠料，熱量成一定的傳遞速率向內(nèi)層膠料傳遞。這樣不管傳遞速率多大和硫化時(shí)間多長(zhǎng)，都是外層膠料最先達(dá)到正硫化點(diǎn)。由于膠料的熱膨脹率較大，習(xí)慣稱之為負(fù)壓，即硫化壓力指示表達(dá)到一定的數(shù)字后，油泵停止工作；在完成硫化過(guò)程后，油泵指示表的數(shù)字比原先的數(shù)字高出幾百N，這是由于膠料的熱膨脹所產(chǎn)生的對(duì)模板的反作用力（負(fù)壓）所致。凡是做厚的模壓制品，不論硫化壓力取多大，都會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。模具內(nèi)反作用力（負(fù)壓）產(chǎn)生時(shí)的變化如圖4所示。由于負(fù)壓的產(chǎn)生，模具在A處出現(xiàn)一條隨負(fù)壓成正比的縫隙，原來(lái)的膠邊所受的正壓力趨近于零，膠邊所受的摩擦力也大大減弱，趨近于零。這樣膠邊在型腔的膨脹力的作用下向外益出，造成型腔A處局部嚴(yán)重卸壓，由于外壓的減弱或消失，A處型腔內(nèi)原已經(jīng)達(dá)到正硫化點(diǎn)的制品表面被內(nèi)壓沖破隨膠邊外溢。在制品取出后，內(nèi)壓消失并冷卻后，硫化時(shí)外溢部分回縮到制品表面。這就是制品在A部出現(xiàn)皺皮裂紋或夾舌層的原因。

三、在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮解決問(wèn)題的方法

模具內(nèi)產(chǎn)生反作用力（負(fù)壓）不可避免，負(fù)壓的產(chǎn)生是由于橡膠熱膨脹引起的。要消除這種負(fù)壓，可以靠延長(zhǎng)硫化時(shí)間來(lái)達(dá)到目的，即保證內(nèi)外層膠料在盡可能短的時(shí)間內(nèi)一起達(dá)到正硫化點(diǎn)。這樣在模壓升熱過(guò)程中，在模具模板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分型面處，膠料會(huì)隨內(nèi)壓的上升而逐步向外溢出。油泵表上基本反映不出負(fù)壓。可是在制品出模之后，制品會(huì)因冷卻收縮而失去原來(lái)的幾何形狀，如圖5所示的制品截面形狀中，細(xì)實(shí)線為制品的標(biāo)準(zhǔn)形狀輪廓，而粗實(shí)線為收縮后的制品截面形狀。若靠加大制品的硫化壓力來(lái)抵消這種負(fù)壓也是不行的。總之，由于負(fù)壓的產(chǎn)生，型腔的體積因膠料的熱膨脹而被迫擴(kuò)張，模具在模壓過(guò)程中模板間出現(xiàn)縫隙是不可避免的。

所要解決的問(wèn)題是盡管模板間出現(xiàn)縫隙，但是要保證制品型腔內(nèi)沒有局部卸壓的情況發(fā)生。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析比較，在模具可能出現(xiàn)縫隙的型腔附近，增設(shè)一個(gè)阻力腔是行之有效的。阻力腔離型腔的距離小于1mm，最好在0.5mm左右，形狀為45度的直角三角形，直角邊邊長(zhǎng)取4—6mm為宜，如圖6所示，其中B區(qū)為型腔區(qū)，此阻力腔兼有余膠槽或跑膠槽的功能，但與它們不能等同，它具有阻止壓力外卸的作用。由于阻力腔距型腔較近，在型腔充滿之后，接著阻力腔充滿具有一定內(nèi)壓力的膠料；在型腔內(nèi)負(fù)壓產(chǎn)生且模具模板間出現(xiàn)縫隙時(shí)，阻力腔膠料內(nèi)壓亦減弱而且體積略微增加，基本上彌補(bǔ)了模具模板間產(chǎn)生的縫隙；最重要的是阻力腔內(nèi)膠條的一個(gè)直角邊垂直于分型面，故不會(huì)出現(xiàn)整體向外溢出的情況。這樣就保證了型腔內(nèi)A處局部不會(huì)發(fā)生壓力外卸，從而避免缺陷的發(fā)生。

四、值得注意的幾點(diǎn)

（1）阻力腔到型腔的距離應(yīng)盡可能小，不可過(guò)大。否則，阻力腔至型腔段的薄飛邊會(huì)發(fā)生皺折導(dǎo)致型腔有卸壓的空間，那么阻力腔就起不到阻止內(nèi)壓外卸的作用或效果較差。

（2）阻力腔內(nèi)殘存的膠條每次都要清除干凈。不然，下一次溢出的飛邊覆蓋在阻力膠條上，易發(fā)生脫層現(xiàn)象，阻力膠條亦起不到阻止作用。

（3）厚制品的模具不宜為了避免開設(shè)阻力腔而采取全封閉式模具，型腔由于負(fù)壓的作用易發(fā)生變形，若增大壁厚保證有足夠的強(qiáng)度，則凸模會(huì)被有強(qiáng)大壓力的膠邊緊緊卡死而不能出模取下制品。這樣模具僅使用幾次就有可能報(bào)廢。特別是對(duì)多型腔模表現(xiàn)更為突出，因?yàn)轭A(yù)成型膠坯重量有所差異，以及在各個(gè)型腔內(nèi)膠料受熱升溫快慢不一樣，導(dǎo)致各個(gè)型腔內(nèi)膠料受熱升溫快慢不一樣，使每個(gè)型腔體積膨脹有先后，易造成凸模蓋板變形卡死。