超厚橡膠制品的缺陷及消除方法

摘 要：本文對厚橡膠制品的缺陷從理論到實踐進行了詳細的分析和比較，總結出要消除這種缺陷的方法可在模具上增設一個阻力腔，并指出了幾個須注意的問題。

關鍵詞：阻力腔； 皺皮及裂紋； 負壓

中圖分類號：N65 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）08-179-001

一、引言

模具的設計，除根據橡膠材料的收縮率計算出型腔的尺寸，然后給予一定的結構要素，設計出模具，還要充分了解橡膠成型硫化的工藝流程和成型的流動機理。因為有的橡膠制品的缺陷，表面上似乎屬于工藝問題，不是模具問題，而實際上工藝較難解決，但可以在模具設計時考慮解決問題的方法。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生部位

如圖1是比較典型的厚橡膠制品，通常模具截面結構如圖2。這樣的制品表面常會出現皺皮及裂紋，嚴重時出現夾舌層。圖3表示制品在A處出現缺陷，也就是模壓過程中，在具有相對運動的分型面處，即上模板1與中模板2或下模板3的分型面處相對應的制品上出現皺皮或夾舌層。

2.缺陷成因分析

基于模具的特點，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層膠料傳遞。這樣不管傳遞速率多大和硫化時間多長，都是外層膠料最先達到正硫化點。由于膠料的熱膨脹率較大，習慣稱之為負壓，即硫化壓力指示表達到一定的數字后，油泵停止工作；在完成硫化過程后，油泵指示表的數字比原先的數字高出幾百N，這是由于膠料的熱膨脹所產生的對模板的反作用力（負壓）所致。凡是做厚的模壓制品，不論硫化壓力取多大，都會出現這種現象。模具內反作用力（負壓）產生時的變化如圖4所示。由于負壓的產生，模具在A處出現一條隨負壓成正比的縫隙，原來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處局部嚴重卸壓，由于外壓的減弱或消失，A處型腔內原已經達到正硫化點的制品表面被內壓沖破隨膠邊外溢。在制品取出后，內壓消失并冷卻后，硫化時外溢部分回縮到制品表面。這就是制品在A部出現皺皮裂紋或夾舌層的原因。

三、在模具設計時考慮解決問題的方法

模具內產生反作用力（負壓）不可避免，負壓的產生是由于橡膠熱膨脹引起的。要消除這種負壓，可以靠延長硫化時間來達到目的，即保證內外層膠料在盡可能短的時間內一起達到正硫化點。這樣在模壓升熱過程中，在模具模板有相對運動的分型面處，膠料會隨內壓的上升而逐步向外溢出。油泵表上基本反映不出負壓。可是在制品出模之后，制品會因冷卻收縮而失去原來的幾何形狀，如圖5所示的制品截面形狀中，細實線為制品的標準形狀輪廓，而粗實線為收縮后的制品截面形狀。若靠加大制品的硫化壓力來抵消這種負壓也是不行的?？傊?，由于負壓的產生，型腔的體積因膠料的熱膨脹而被迫擴張，模具在模壓過程中模板間出現縫隙是不可避免的。

所要解決的問題是盡管模板間出現縫隙，但是要保證制品型腔內沒有局部卸壓的情況發生。經過實驗分析比較，在模具可能出現縫隙的型腔附近，增設一個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，直角邊邊長取4—6mm為宜，如圖6所示，其中B區為型腔區，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壓力的膠料；在型腔內負壓產生且模具模板間出現縫隙時，阻力腔膠料內壓亦減弱而且體積略微增加，基本上彌補了模具模板間產生的縫隙；最重要的是阻力腔內膠條的一個直角邊垂直于分型面，故不會出現整體向外溢出的情況。這樣就保證了型腔內A處局部不會發生壓力外卸，從而避免缺陷的發生。

四、值得注意的幾點

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

（2）阻力腔內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，易發生脫層現象，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阻力腔而采取全封閉式模具，型腔由于負壓的作用易發生變形，若增大壁厚保證有足夠的強度，則凸模會被有強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廢。特別是對多型腔模表現更為突出，因為預成型膠坯重量有所差異，以及在各個型腔內膠料受熱升溫快慢不一樣，導致各個型腔內膠料受熱升溫快慢不一樣，使每個型腔體積膨脹有先后，易造成凸模蓋板變形卡死。