提高大尺寸O型密封圈合格率的研究

霍世超 崔文龍 閆竣程

摘 要：針對大尺寸O型密封圈一次模壓成型工藝合格率低的問題，采用提高模具強度、改變毛坯形狀、凈化處理原材料及生膠的措施，把產品一次驗收合格率由62%提高到92%，大大降低了產品生產的成本。

關鍵詞：大尺寸密封圈；合格率；錯位

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.002

0 引言

對接密封圈是箭體最外圍的一道密封保障，不但要確保彈體在靜止狀態下的密封系統正常，更重要的是要保證箭體在發射過程中變形后的密封性能良好。一旦箭體的級間段對接密封失效，將對箭體內部環境造成毀滅性危害。對接密封圈直徑約2米，截面直徑約10厘米，國內類似尺寸的密封圈成型一般采用擠出成型工藝，擠出成型工藝存在對接頭缺陷，不適宜用于軍工型號密封功能。級間段對接密封圈采用一次模壓成型，其成型工藝難度較高，生產合格率僅為62%，生產效率較低，成品成本高。本文梳理了密封圈的生產工藝過程，分析了廢品率及其成因，并提出改進措施，以提高大尺寸O型密封圈一次性成品合格率，降低生產成本。

1 密封圈生產工藝及廢品統計

1.1 工藝生產過程

生產工藝主要包括生膠混煉、毛坯制備、模具填充、一段硫化、開模、修邊等幾道工序。

橡膠制品通過將大分子原材料、炭黑、硫化劑等多種原材料在混煉機中充分混合制備成生膠備用，通過出片機依據產品形狀人工裁剪制備毛坯，經過高溫高壓于模具中通過一段硫化成型，再經人工修邊最終成為合格產品。

1.2 密封圈廢品統計

對生產的密封圈質量情況進行了調查，統計了近期生產共574件產品，尺寸合格數量356件，合格率為62%。不合格品調查結果見表1。從表中可以看出廢品原因主要為產品錯位（如圖1），占總廢品51.8%；存在雜質狀況（如圖2）占總廢品40.4%。

2 廢品成因分析

2.1 密封圈錯位

密封圈在成型過程中，由流體狀的生膠毛坯在高溫高壓條件下，經過硫化反應變為半固態的彈性體。由圖可以看出，此種密封圈為上下模壓180°成型，在固化過程中模具上下兩部分發生位移，從而導致密封圈上下兩半部分軸向發生錯位，未能形成“O”型。經過討論分析，造成模具位移的原因主要有兩種可能：

模具自身原因。模具由45#鋼機加成型，由于模具尺寸較大無法進行淬火處理，其自身硬度小于HRC28。為了降低自身重量模具采用中空環形設計，在10MPa的壓力下，直徑約2.5m的鋼制環形中空模具很容易發生位移。

膠體流動原因。生膠毛坯在高溫高壓條件下，會沿著模具溝槽發生流動，溝槽填滿后，多余的生膠會溢出溝槽流向溝槽外圍的流膠槽。在膠體流向流膠槽的過程中模具在壓力的作用下會隨著膠體發生微量移動，在位移達到一定程度后會導致密封圈發生錯位現象。

2.2 雜質或凹凸

缺陷形成原因主要為熱熔物料分散不良或混入異物造成[1]。通過對不合格品進行局部高倍放大鏡觀測發現，密封圈內部所含雜質為生膠混煉時，未能分散的粗顆粒。材料分散的不均勻性導致粗大顆粒未能與硫化劑充分反應，從而導致密封圈內部出現顆粒狀或顏色差異的“雜質”。

3 解決措施

3.1 提高模具強度

采用42GrMo鋼為原材料，經鍛造后機加成型。該鋼具有高強度和韌性，抗沖擊能力良好，適宜制造要求一定強度的大型模具。通過提高模具剛度，減少模具因高溫、高壓作用產生的變形，提高橡膠制品的尺寸穩定性。

3.2 改變毛坯形狀

改變毛坯截面形狀，最大程度的模擬產品截面形狀，從而降低膠料流動的流動量，降低模具因膠料流動而產生位移。依據產品截面尺寸，制作擠出工裝（如圖3），毛坯制作由人工裁剪膠片變為擠出成型，毛坯截面由矩形變為圓形（如圖4.5），截面尺寸由擠出工裝控制。

3.3 原材料及生膠的凈化處理

生膠原材料以及產品中雜質進行微觀觀察，發現雜質形狀與其中一種原材料一致。呈現針狀（如圖6）存在，且不宜分散細化。在工藝中添加過篩工序，將其進行250目過篩處理，處理后觀察針狀晶體大量減少，大部分呈現粉末狀（如圖7）。在制作毛坯之前添加濾膠工序，進一步將生膠內部未充分分散的大顆粒進行篩除，濾膠過程中發現濾網上存有少量白色異物（如圖8）。

4 實施效果

經過對生產設備、生產工藝、生產原材料的更改設計，產品合格率得到了明顯的提高。有效解決了軍品型號生產進度的難題。

通過后續兩個批次60件產品數據發現，產品合格率由62%提高至92%，不合格品出現的原因基本消除了錯位以及雜質的存在，詳見表2。在滿足型號進度的同時極大了降低了成本的消耗。

5 結束語

大尺寸密封制品在非擠出成型工藝條件下，模壓成型難度系數較大，成品合格率較低，對型號裝配進度造成較大的影響。通過對不合格品的分析討論，對產品生產過程進行梳理、改善，把產品一次驗收合格率由62%提高到了92%，保證了產品交付進度，降低了產品生產的成本，同時在工藝文件資料更新以及模具設計制造方面積累大量經驗。

參考文獻：

[1]唐孝先.模壓橡膠制品成型工藝中的問題和對策[J].世界像膠工業，2012（07）.