彈性體型模表面防垢處理

　　彈性體混合型模的常見問題是型模污垢。型模污垢是混合物在處理過程中粘附于模子表面的固有傾向。型模產(chǎn)生污垢的程度會成為混合的沉淀留在型模表面的一層薄黏膜。型模污垢不僅會導(dǎo)致降低生產(chǎn)效率，還會增加廢品率。生產(chǎn)受到影響，因為零件需要更加仔細(xì)挪動，型模要分階段清洗，導(dǎo)致生產(chǎn)時間流失。廢品增加是由型模中零件破裂及型模處置所帶來的模內(nèi)缺陷而造成的。

　　防污垢處理方法

　　很多不同的方法被用來改良彈性體橡膠合成中的型模污垢。這些技術(shù)包括內(nèi)部釋放脫模劑、外部脫模劑噴霧、型模表面處理和適當(dāng)?shù)某绦騾��?shù)。比較有效的方法就是將這些方法綜合運用。

　　重要的是，在模式中所有的彈性體混合物都要有至少一種內(nèi)部釋放脫模助劑。這些內(nèi)部釋放助劑通常是在型模過程中移動到表面的、在型模表面形成保護膜的蠟、油脂酸、磷酸或其它低分子重量化合物。雖然有效，但是加入太多的內(nèi)部釋放助劑會導(dǎo)致助劑堆積在型模表面形成污垢。

　　外部脫模劑噴霧與內(nèi)部助劑的作用相似，但它在部件型模之前直接噴在型模表面。它們也可能因為噴的過多而導(dǎo)致型模產(chǎn)生污垢的不良后果。外部脫模劑噴霧可以半固定，減少噴霧的頻率和潛在的過多堆積。今天，大多數(shù)是含水的試劑,主要成分為硅基或氟基。

　　型模表面處理方法幫助處理材料加工過程中免受磨損，通過各種化學(xué)試劑以及在處理過程中的副產(chǎn)品提供防腐蝕功能，防止化學(xué)試劑的侵蝕，為部件提供表面光滑無孔的質(zhì)量，減少型模污垢。鉻鎳鍍金已被廣泛使用。特氟綸、硅碳化物以及工業(yè)階層鍍鎳金剛石可較大地延長使用壽命。

　　AEM的固有習(xí)性就是很容易黏附在金屬上。然而這又有利于使AEM與金屬部分連接，這樣也導(dǎo)致了更頻繁的產(chǎn)生型模污垢。最重要的是，所有的Vamac混合物有一個可取的內(nèi)部釋放助劑包，內(nèi)含有Armeen18D，硬脂酸輔助和Vanfre VAM。大多數(shù)生產(chǎn)AEM部件的機器和鍍鉻或注鎳特氟綸型模也使用外部脫模劑噴霧。然而盡管這種化合產(chǎn)生了令人滿意的產(chǎn)品性能，客戶仍然表現(xiàn)出對型模污垢性能改良了的AEM混合物的渴望。

　　瑞士的Vickers SA，發(fā)明了一項叫做Vickersil的表面處理程序，尤其適用于金屬表面與熔鑄塑料或彈性體橡膠接觸。Vickersil為現(xiàn)有的彈性橡膠體型模處理方式提供了很大的優(yōu)勢。這種新的處理方式展示了改進(jìn)的防磨損性能，并以在生產(chǎn)過程中顯示出來的成功減少了型模的污垢。結(jié)果具有代表性，展示了機器處理Vickersil的各種過程中改良的性能。型模粘性測試用于顯示Vickersil改良后的釋放性能，該性能與非處理的模表面在標(biāo)準(zhǔn)Vamac合成物下對照。

　　實驗

　　用于研究的AEM混合物是標(biāo)準(zhǔn)的帶有標(biāo)準(zhǔn)脫模劑的Vamac G模式�；旌衔镌�9.2升的內(nèi)置攪拌機里混合，然后噴射進(jìn)入直徑大約為3.2mm的管道進(jìn)行實驗。

　　O形環(huán)粘性測試法首先為杜邦高性能彈性體有限公司開發(fā)，全部測試采用ASTM所適用的認(rèn)證程序進(jìn)行。

　　結(jié)果與討論

　　◆ 處理結(jié)構(gòu)

　　Vickersil是一個金屬(鐵、銅、黃銅、青銅;但不包括鋁和鎢)表面很薄的電氣化學(xué)敷層，厚度為8-15微米。敷層的形態(tài)就像被壓實的面片，當(dāng)與金屬板對立放置時就像普通的鉻板。壓實的面片狀有利于防腐蝕性能的增強。敷層的硬度為1800Hv(圖1)。這個硬度比普通的鉻板和鎳板的兩倍值還要大，相當(dāng)于鉆石硬度的一半。與堅硬的鉻和鎳相的蒸汽發(fā)散相比，Vickersil是一個鈍態(tài)的敷層，避免了塑料與彈性體模具鋼的粘附。鈍態(tài)性與硬度的增加促進(jìn)了Vickersil的增強。

　　圖1：模表面經(jīng)Vickersil 涂敷的顯微圖

　　◆ 性能改進(jìn)

　　處理的耐磨性能在澆鑄型模過程在爆破筒上使用占杯子容積35%的聚酰胺就可顯示出來。圖2顯示了15000個周期以后，在未經(jīng)處理過的標(biāo)準(zhǔn)硬度的鋼爆破筒上已出現(xiàn)了大量的磨損，相比之下，經(jīng)過Vickersil處理之后的標(biāo)準(zhǔn)硬度的鋼爆破筒經(jīng)過600000周期后仍然完好無損。

　　圖2：澆注型模抗磨損性能

　　通過表面顯微照相圖象觀察，經(jīng)過處理后的型模澆鑄部分和未經(jīng)過處理的型模相比表面更光滑，且沒有表面的缺損。

　　◆ 模粘連評估

　　壓縮的型模由60個相同的O形孔穴并行排列組成，其中一個O形孔穴經(jīng)過了Vickersil處理，其它的都是標(biāo)準(zhǔn)的硬化工具鋼。在實驗中要準(zhǔn)備并使用標(biāo)準(zhǔn)的Vamac化合物。實驗開始用一個干凈的工具，然后不斷用AEM化合物澆鑄型模。實驗過程中不對型模進(jìn)行清理，也不用外部脫模劑噴霧進(jìn)行處理。每個周期之后用一股經(jīng)過控制的氣流吹動O形環(huán)。記下氣流之后剩下的O形環(huán)數(shù)量，作為型模污垢程度的指征。實驗結(jié)果用被吸附的O形環(huán)數(shù)量與周期數(shù)進(jìn)行對比繪制成圖。

　　繪圖結(jié)果如圖3所示。沒有經(jīng)過處理的孔穴立即顯示了高程度的粘附(大約為50%)沒有顯示粘附程度隨時間而變化的大致趨勢。經(jīng)過處理的孔穴開始時吸附程度很低，最后在11-12周期之后出現(xiàn)增長趨勢，但仍然比沒有經(jīng)過處理的O形環(huán)吸附程度高。在實驗中還要記下經(jīng)過處理的一邊比沒有經(jīng)過處理的一邊更容易被移動的瞬間。這些結(jié)果顯示了(型模)在需要外部脫模劑噴霧或進(jìn)行清理之前堅持更長周期的能力。

　　圖3：O形環(huán)測試結(jié)果

　　◆ 生產(chǎn)力提高

　　生產(chǎn)力長遠(yuǎn)的提高通過處理過的型模與標(biāo)準(zhǔn)硬度鋼模超過一年期限的比較顯現(xiàn)出來。由硅粉制成的產(chǎn)品可用于這種比較，由于生產(chǎn)出94500個Vickersil 處理型模的額外零件，或等同于31天的生產(chǎn)，體現(xiàn)出了這種提高的生產(chǎn)力。Vickersil 處理通過一種化合物可得到，這種化合物型模清理耗時較少，可降低廢品率，且便于部件拆卸，加快運轉(zhuǎn)周期。

　　◆ 處理局限性

　　目前對能處理的部件有一些局限性，主要是設(shè)備方面的局限。除了鋁和鎢碳化物，大部分的金屬都能進(jìn)行加工�？梢约庸さ穆萁z(噴出或澆鑄)的最大直徑是5mm，L/D比例為25。型模大小不能超過600mm×600mm,重量在70kg以內(nèi)。模具鋼的最小內(nèi)徑為4mm。

　　結(jié)論：這種已經(jīng)開發(fā)的新型金屬表面處理工藝有助于改進(jìn)耐磨、零件表面質(zhì)量及型模防垢。所有這些改進(jìn)與傳統(tǒng)金屬處理相比都能促進(jìn)彈性體部件加工的生產(chǎn)效率。

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