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橡胶模具 |
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弹性体型模表面防垢处理 |
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作者：Douglas King, Klaus Kammerer, Laurent Lefebvre |
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弹性体混合型模的常见问题是型模污垢。型模污垢是混合物在处理过程中粘附于模子表面的固有倾向。型模产生污垢的程度会成为混合的沉淀留在型模表面的一层薄黏膜。型模污垢不仅会导致降低生产效率，还会增加废品率。生产受到影响，因为零件需要更加仔细挪动，型模要分阶段清洗，导致生产时间流失。废品增加是由型模中零件破裂及型模处置所带来的模内缺陷而造成的。
防污垢处理方法
很多不同的方法被用来改良弹性体橡胶合成中的型模污垢。这些技术包括内部释放脱模剂、外部脱模剂喷雾、型模表面处理和适当的程序参数。比较有效的方法就是将这些方法综合运用。
重要的是，在模式中所有的弹性体混合物都要有至少一种内部释放脱模助剂。这些内部释放助剂通常是在型模过程中移动到表面的、在型模表面形成保护膜的蜡、油脂酸、磷酸或其它低分子重量化合物。虽然有效，但是加入太多的内部释放助剂会导致助剂堆积在型模表面形成污垢。
外部脱模剂喷雾与内部助剂的作用相似，但它在部件型模之前直接喷在型模表面。它们也可能因为喷的过多而导致型模产生污垢的不良后果。外部脱模剂喷雾可以半固定，减少喷雾的频率和潜在的过多堆积。今天，大多数是含水的试剂,主要成分为硅基或氟基。
型模表面处理方法帮助处理材料加工过程中免受磨损，通过各种化学试剂以及在处理过程中的副产品提供防腐蚀功能，防止化学试剂的侵蚀，为部件提供表面光滑无孔的质量，减少型模污垢。铬镍镀金已被广泛使用。特氟纶、硅碳化物以及工业阶层镀镍金刚石可较大地延长使用寿命。
AEM的固有习性就是很容易黏附在金属上。然而这又有利于使AEM与金属部分连接，这样也导致了更频繁的产生型模污垢。最重要的是，所有的Vamac混合物有一个可取的内部释放助剂包，内含有Armeen18D，硬脂酸辅助和Vanfre VAM。大多数生产AEM部件的机器和镀铬或注镍特氟纶型模也使用外部脱模剂喷雾。然而尽管这种化合产生了令人满意的产品性能，客户仍然表现出对型模污垢性能改良了的AEM混合物的渴望。
瑞士的Vickers SA，发明了一项叫做Vickersil的表面处理程序，尤其适用于金属表面与熔铸塑料或弹性体橡胶接触。Vickersil为现有的弹性橡胶体型模处理方式提供了很大的优势。这种新的处理方式展示了改进的防磨损性能，并以在生产过程中显示出来的成功减少了型模的污垢。结果具有代表性，展示了机器处理Vickersil的各种过程中改良的性能。型模粘性测试用于显示Vickersil改良后的释放性能，该性能与非处理的模表面在标准Vamac合成物下对照。
实验
用于研究的AEM混合物是标准的带有标准脱模剂的Vamac G模式。混合物在9.2升的内置搅拌机里混合，然后喷射进入直径大约为3.2mm的管道进行实验。
O形环粘性测试法首先为杜邦高性能弹性体有限公司开发，全部测试采用ASTM所适用的认证程序进行。
结果与讨论
◆ 处理结构
Vickersil是一个金属（铁、铜、黄铜、青铜；但不包括铝和钨）表面很薄的电气化学敷层，厚度为8-15微米。敷层的形态就像被压实的面片，当与金属板对立放置时就像普通的铬板。压实的面片状有利于防腐蚀性能的增强。敷层的硬度为1800Hv（图1）。这个硬度比普通的铬板和镍板的两倍值还要大，相当于钻石硬度的一半。与坚硬的铬和镍相的蒸汽发散相比，Vickersil是一个钝态的敷层，避免了塑料与弹性体模具钢的粘附。钝态性与硬度的增加促进了Vickersil的增强。 
图1：模表面经Vickersil 涂敷的显微图
◆ 性能改进
处理的耐磨性能在浇铸型模过程在爆破筒上使用占杯子容积35%的聚酰胺就可显示出来。图2显示了15000个周期以后，在未经处理过的标准硬度的钢爆破筒上已出现了大量的磨损，相比之下，经过Vickersil处理之后的标准硬度的钢爆破筒经过600000周期后仍然完好无损。
图2：浇注型模抗磨损性能
通过表面显微照相图象观察，经过处理后的型模浇铸部分和未经过处理的型模相比表面更光滑，且没有表面的缺损。
◆ 模粘连评估
压缩的型模由60个相同的O形孔穴并行排列组成，其中一个O形孔穴经过了Vickersil处理，其它的都是标准的硬化工具钢。在实验中要准备并使用标准的Vamac化合物。实验开始用一个干净的工具，然后不断用AEM化合物浇铸型模。实验过程中不对型模进行清理，也不用外部脱模剂喷雾进行处理。每个周期之后用一股经过控制的气流吹动O形环。记下气流之后剩下的O形环数量，作为型模污垢程度的指征。实验结果用被吸附的O形环数量与周期数进行对比绘制成图。
绘图结果如图3所示。没有经过处理的孔穴立即显示了高程度的粘附（大约为50%）没有显示粘附程度随时间而变化的大致趋势。经过处理的孔穴开始时吸附程度很低，最后在11-12周期之后出现增长趋势，但仍然比没有经过处理的O形环吸附程度高。在实验中还要记下经过处理的一边比没有经过处理的一边更容易被移动的瞬间。这些结果显示了（型模）在需要外部脱模剂喷雾或进行清理之前坚持更长周期的能力。
图3：O形环测试结果
◆ 生产力提高
生产力长远的提高通过处理过的型模与标准硬度钢模超过一年期限的比较显现出来。由硅粉制成的产品可用于这种比较，由于生产出94500个Vickersil 处理型模的额外零件，或等同于31天的生产，体现出了这种提高的生产力。Vickersil 处理通过一种化合物可得到，这种化合物型模清理耗时较少，可降低废品率，且便于部件拆卸，加快运转周期。
◆ 处理局限性
目前对能处理的部件有一些局限性，主要是设备方面的局限。除了铝和钨碳化物，大部分的金属都能进行加工。可以加工的螺丝（喷出或浇铸）的最大直径是5mm，L/D比例为25。型模大小不能超过600mm×600mm,重量在70kg以内。模具钢的最小内径为4mm。
结论：这种已经开发的新型金属表面处理工艺有助于改进耐磨、零件表面质量及型模防垢。所有这些改进与传统金属处理相比都能促进弹性体部件加工的生产效率。
原载《国际橡胶商情》(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/16/2006) |
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