橡胶在胀形工艺中的应用.doc

橡胶在胀形工艺中的应用 橡胶在胀形工艺中的应用 舒脂 本文叙述了橡胶作为胀形工艺中的胀形介质,并对橡胶在封闭状态下的受力状况, 橡胶的分子结构形式及其特性,适于胀形的硬度等作了分析.通过分析?辅l用橡胶的特 性成功地压制出了自行车中接头胀形零悼. 一 ,两墨曲提出 薄壁零件的胀形可采用普通剐性模胀形法,也可采用多种介质的’胀形法,如械体, 气体,爆炸成形等.但由于上述方法存在设备,密封,安全等种释问题.尚未在我厂应 用.采用橡胶作为胀形介质可解决上述问题. 我厂自行车中接头零件采用的精铸工艺存在成本高,良品率低,电力原材料消耗 大,工人劳动强度大,投入劳动力多等不利因素为开展橡胶在胀形工艺中的应用,同 时探讨橡胶胀形的特点,我们进行了橡胶的封闭压缩试验,简单胀形试验直至中接头这 样复杂零件的成形试验,并取得了成聃.试验证明,橡胶胀形有其特点r不存在密封, 安全等问题,工艺简单操作方便,采甩普通压力童k液压枫即可完应,并可箍广到各 类军,民品中. 二,聪I棼甩●瞳舶性麓,路构穗性 1,胀开j用橡胶的性能毒求 用于胀形工艺的橡胶一般露满足以下特点I (1)具有较好的弹性’ (2)具有台遣掳硬度,选样可产生所需的单位压力, (8)具有良好的抗撕裂性和耐膏性 《4)具有耐油性. 为满足上述要求,我们根据一些资料介绍和试验认为,聚氯胃椒胶,.异成二 烯黻和天然橡胶均可满足胀形要求. 2,橡腔的硬度要求 蒹氟酯橡胶是聚氨基甲酸酯橡胶的简称,它是一种性能介子橡胶与蕉科之间l舶弹性 ‘ 体,是一种高分子材剌I,它的各种牌号疑硬度见表I. 不同硬度的聚氨酯橡胶压缩性能曲线见图1. 聚氨酯橡胶压缩性能曲线说明z邵氏硬度为62A的橡胶捧在压缩状态时,压力P增值 大,应变e增值较快这样在胀形对,橡胶被压缠较多,而所产生的内压力仍不能克服 裹】 8290原牌号 }826.O827082808295● 统一标号卜ABA7A8A9 硬度(邵氏A)63±5f阳±5f83±5{gt;9o 鼍捆壤歧压缩畦龟曲斑恭强缸对哉 目J … 管坯的变形抗力,当橡胶棒被压缩量超过一定值时,将影响橡胶释寿命,同时对成形不 利.邵氏硬度为90A以上的橡胶棒在压缩过程中,由于变形抗力较大,在应变e较小 时,压力值P却增加较快,这样在胀形时,又将出现预压阶段(橡胶充填管坯空间过 程)还未完成,即有可能对管坯产生内压力,此时由于尚未对管坯施加轴向力.金属不 能补充已经变薄的管坯壁而导致零件开裂.而都氍硬度为70A,s0A.的橡胶捧压力与应 变关系则在以上两者之间,这样的硬度在胀形中较为理想. 为了了解天然撩胶在胀形过程中对硬度的要求,我们对四种不同硬度的蟓胶捧进行 了封闭压缩试骀h试验条件见表2. 囊2 设备试验模内径压胶捧规格橡胶棒硬度 6lA.66A 50t手动液压机4,35击32×12S 70A,80A 根据上述试验条件,得到夹然橡胶全封闭压缩曲线(见圈2).曲线中压力值P从 2 0.98MPa以上有值,其原因是在封闭压缩试验时,首先是椽胶棒形状发生变化,即由 原直径变为试验模内径.充满试验摸腔.此时,由于压力值P较小,在起始值为 O.98MPa的压力表上不能读出’而当充满模腔后,橡胶捧开始发生体积的变化(被压缩) 时,P值开始读出.天然橡胶的压缩性能曲线同样也说明t邵氏硬度61A,6SA的橡胶 棒存在压缩变形量较大,当压力P值增加较慢的情况,同样将出现胀形内压力不足的现 象,而邵氏硬度70A,80A的橡胶棒较为适宜. 通过试验及分析认为,不论是聚氯酯橡胶或天然橡胶,选用邵氏硬度应在70A～ 80A之间. 3,橡胶的结构特性 橡胶是一种弹性体,因此它服从广义胡克定律和能量守恒定律.外力对弹性体作 功,弹性体的形状和体积便发生改变而储存能量J外力消失后,弹性体的形状和体积便 逐步恢复原状而释放能量.从图2天然橡胶全封闭压缩曲线看出,当邵氏硬度分别为 80A,70A,66A,61A的橡胶试捧,在体积压缩量接近或大于5,9%,11,12% 时,压力值P剧增.此时如对橡胶棒继续压缩,其压缩量增值不大而压力值却呈直线上 升.这种现象说明,当用橡胶作为胀形介质时,在胀形过程中,其体积压缩最不宜接近 上述数值.此外,当压缩量接近或大于该值而当外力消除后.橡胶试棒的体积有所减 少,这种现象的出现可由橡胶的分子结构解释. fl 天然橡胶分子结构式,JcH2=c—cH—CHzl Ic.f 橡胶是一种二烯烃——异戊二烯的聚台物,是由5个碳原子和8个氢原子构成的一 种高分子化台物,同时每个碳原子又按照一定的方式与氢原子有秩序地结合起来组成橡 胶分子,分子与分子连接起来,形成长长的线型链.通常这种线型链呈卷缩状态.当受 到外力作用时,它会收缩或伸长,橡胶便具有了弹性.当橡胶处于三向应力(封闭压 缩)状态