氟醚橡膠制品加工合格率的影響因素

師俊芳，李 鋒，王 巖，趙冬梅

（1.中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽 110043；遼寧省機械設(shè)備成套局，遼寧沈陽 110005）

氟醚橡膠制品加工合格率的影響因素

師俊芳1，李 鋒2，王 巖1，趙冬梅1

（1.中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽 110043；遼寧省機械設(shè)備成套局，遼寧沈陽 110005）

氟醚橡膠因其卓越的耐低溫性能近年來被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，但其工藝性較差。根據(jù)3年的實際生產(chǎn)情況總結(jié)經(jīng)驗，探討分析了影響氟醚橡膠制品加工合格率的因素，從而有利于提高其一次加工合格率。

氟醚橡膠；硫化；合格率

在航空領(lǐng)域，越來越多的橡膠密封制品得到廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，橡膠制品所用的材料呈現(xiàn)出多樣性、復雜性。氟醚橡膠因其卓越的耐低溫性能而被應(yīng)用于新型飛機的發(fā)動機上。但是，由于氟醚橡膠價格昂貴、工藝性較差、工藝方法不成熟，其較低的合格率不但增加了生產(chǎn)成本，有時還會延誤生產(chǎn)進度，影響發(fā)動機的整體裝配進度。所以，提高氟醚橡膠制品的合格率是一項很有必要的舉措［1－3］。筆者通過近3年中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司生產(chǎn)氟醚橡膠制品的情況，討論影響加工合格率的幾個因素。

1 模具的影響

模具是橡膠制品硫化定型的器具，具有一定可塑度的膠料，被預(yù)制成一定形狀或稱量出一定的質(zhì)量后，填入或直接注入型腔，經(jīng)過加熱硫化后，可獲得所需形狀和尺寸的制品。因此，模具的結(jié)構(gòu)、制造水平直接影響著橡膠制品的外觀和尺寸。

中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司生產(chǎn)橡膠制品使用的設(shè)備是平板硫化機，采用壓制式模具。壓制式模具是先將一定形狀的膠料加入敞開的型腔內(nèi)，再用硫化機閉模加壓，從而在平板硫化機上成型的一種模具。模具結(jié)構(gòu)通常被設(shè)計為開放式上、下模結(jié)構(gòu)，型腔數(shù)根據(jù)生產(chǎn)需求分別設(shè)計為1，4，9共3種。筆者應(yīng)用3種不同型腔數(shù)的模具在連續(xù)生產(chǎn)幾個批次后，發(fā)現(xiàn)型腔數(shù)為4的模具設(shè)計最合理，主要表現(xiàn)在合格率和生產(chǎn)效率都相對較高。1個型腔的模具在生產(chǎn)時無疑會增加加工時間，加大生產(chǎn)成本。9個型腔的模具由于一次成型零件較多，導致在連續(xù)生產(chǎn)時裝、啟模時間不夠充足，加上氟醚橡膠不易清理，所以極易導致制品出現(xiàn)表面黏膠的現(xiàn)象。因此，在設(shè)計模具時，優(yōu)先考慮設(shè)計4個型腔的模具。

2 膠料返煉細節(jié)的影響

混煉膠經(jīng)冷卻、停放后硬度及門尼黏度均較高，必須經(jīng)過充分返煉，使膠料預(yù)熱，并達到均勻的可塑度，同時提高配合劑的分散均勻性，消除氣泡、疙瘩，保證膠料規(guī)格及質(zhì)量，使其能順利通過之后的操作工序。返煉工藝方法可采用一次返煉法和二次返煉法。一次返煉法適合于半成品薄厚精度要求不高的制品，對于精度要求高的制品應(yīng)采用二次返煉法，即返煉分2步進行：第1步采取較低輥溫、較小輥距進行粗煉；第2步采用較高輥溫、較大輥距細煉，目的是進一步提高膠料溫度及熱可塑性，消除氣泡，使表面光滑。

2.1 薄通次數(shù)

混煉膠在開放式煉膠機上返煉薄通時，氟橡膠的薄通次數(shù)一般為10～15次，如果制品外觀質(zhì)量欠佳，通常增加薄通次數(shù)到15次，可是氟醚橡膠卻不符合這一規(guī)律。

首先規(guī)定在輥溫低于40℃的條件下，氟醚橡膠膠料薄通次數(shù)為10～12次，外觀質(zhì)量欠佳的占40%；然后調(diào)整為15次，外觀質(zhì)量欠佳的占45%；最后試著減少薄通次數(shù)到5～6次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)合格率提高到了80%左右。

薄通次數(shù)過多會直接導致氟醚橡膠膠料中的分散劑揮發(fā)，甚至引起橡膠燃燒，降低膠料的工藝性；而薄通次數(shù)過少，混煉膠里的分散劑又不能均勻分散，而且可塑度低，不易成型。因此，薄通次數(shù)的多少也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素。

2.2 毛坯停放時間

膠料經(jīng)過返煉后，因膠片溫度較高，收縮率不穩(wěn)定，因此需停放一段時間，待膠片充分冷卻后方可轉(zhuǎn)入下一道工序。

在中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，硫化班工人實行2班制，下料班組在前一天下午將毛坯準備好，供硫化班第2天使用。經(jīng)過統(tǒng)計，在這種模式下生產(chǎn)的制品，白班工人加工的制品合格率較夜班工人高約10%，說明毛坯停放時間過長會因為膠料中分散劑的揮發(fā)而降低制品合格率。經(jīng)過反復試驗，筆者最終發(fā)現(xiàn)返煉好的膠料停放2 h，并在4 h內(nèi)用完可將制品合格率提高20%。所以，在生產(chǎn)時可采用邊下料、邊硫化的加工方式來提高加工合格率。

3 毛坯質(zhì)量的影響

膠料經(jīng)過返煉后，需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、型腔大小，制成類似大小的毛坯，供硫化工序用。

氟醚橡膠制品在最初生產(chǎn)的2個批次里，約有10%的零件在一段硫化后出現(xiàn)“缺肉”的現(xiàn)象。分析其原因發(fā)現(xiàn)：氟醚橡膠膠料密度比普通氟橡膠小，因此，按氟橡膠密度計算的毛坯質(zhì)量不能完全充滿模具型腔，從而導致制品出現(xiàn)“缺肉”的現(xiàn)象。所以，適當提高毛坯質(zhì)量可以消除零件“缺肉”的現(xiàn)象。經(jīng)過反復摸索，最終確定毛坯質(zhì)量與零件質(zhì)量的比值達到115%為宜。毛坯質(zhì)量過多會在硫化時形成大量的飛邊，造成膠料浪費，有時還會導致制品尺寸偏大。

4 一段硫化參數(shù)的影響

一段硫化參數(shù)包括時間、溫度和壓力3個要素。在規(guī)定的時間、溫度和壓力下，制品達到最佳的綜合使用性能。在這一階段，橡膠制品的形狀、尺寸和物理機械性能基本得到定型。時間和溫度參數(shù)通常是由膠料廠家提供的，也可通過硫化儀繪制得出，壓力是根據(jù)硫化時所用模具與平板硫化機的接觸面積以及硫化機的主缸直徑計算得出的。

根據(jù)廠家提供的工藝說明書，氟醚橡膠有2種硫化參數(shù)可供選擇，即（160±3）℃，10 min和（177±3）℃，15 min。在對同一種規(guī)格的制品規(guī)定壓力值后，分別采用2組參數(shù)經(jīng)過多次試驗后發(fā)現(xiàn)，第1組參數(shù)下生產(chǎn)的制品不但外觀光滑，缺陷較少，而且硫化時間短，生產(chǎn)效率也較高。第2組參數(shù)下生產(chǎn)的制品有表面黏膠的現(xiàn)象（可能是局部燃燒導致），最明顯的不足是硫化時間長，增加了生產(chǎn)周期。由于硫化壓力因選擇模具和硫化機規(guī)格的不同而計算出不同的值，所以在這里不便給出定值。

5 操作者水平的影響

操作者的加工水平在任何產(chǎn)品制造領(lǐng)域都起著舉足輕重的作用，橡膠制品的加工也不例外。在工藝方法、生產(chǎn)環(huán)境、加工設(shè)備都相同的情況下，有些無法量化的細節(jié)過程對制品的質(zhì)量也是有影響的。

氟醚橡膠比其他普通的氟橡膠更容易黏在模具型腔的配合面。這就要求工人在操作時必須首先對模具的型腔及配合面進行清理，然后涂上薄薄的一層脫模劑，否則會增加制品出現(xiàn)黏膠的概率；在毛坯裝入模具型腔壓數(shù)秒后，松壓2～3次，使模具中的氣體和膠料中的揮發(fā)性氣體排出，再壓緊硫化。在實際生產(chǎn)中，工人對模具的清理程度和涂脫模劑的量的多少以及松壓的時機都會直接影響制品的外觀質(zhì)量。例如：脫模劑涂多了，會導致制品在硫化后出現(xiàn)“起皮”的缺陷；脫模劑涂少了，制品又會出現(xiàn)黏膠的現(xiàn)象。在中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，生產(chǎn)班組的班長和其他骨干人員加工的制品的合格率比其他工人高1倍，說明有經(jīng)驗的工人比一般工人在加工時對細節(jié)的處理更加得當。

綜上所述，影響氟醚橡膠制品合格率的因素主要有模具結(jié)構(gòu)、膠料返煉細節(jié)、毛坯質(zhì)量、一段硫化參數(shù)、操作者水平5個方面。中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司通過對以上5個方面的控制，現(xiàn)在已使氟醚橡膠制品的一次加工合格率提高到了90%以上。據(jù)了解，這個合格率在同行業(yè)中屬于領(lǐng)先水平。因此，嚴格控制以上5個方面的影響因素，可有效提高氟醚橡膠制品的加工合格率，降低生產(chǎn)成本。

［1］虞福榮.橡膠模具使用手冊［M］.第2版.北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［2］紀奎江.實用橡膠制品生產(chǎn)技術(shù)［M］.第2版.北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［3］翁國文.橡膠工業(yè)制品加工技術(shù)［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005.

Factors influencing processing qualification rate of fluoroether rubber products

SHI Jun－fang1，LI Feng2，WANG Yan1，ZHAO Dong－mei1
（1.AVIC Shenyang Liming Aero－engine（Group）Corporation Limited，Shenyang Liaoning 110043，China；2.Liaoning Complete Machinery Equipment Corporation，Shenyang Liaoning 110005，China）

In recent years，fluoroether rubber has been widely used in the field of aviation because of its excellent low temperature resistance performance，but the process is poor.Based on the actual production experience of the past 3 years，the factors influencing fluoroether rubber processing qualification rate is analyzed for the improvement of processing qualification rate.

fluoroether rubber；vulcanization；qualified rate

TB324

A

1008－1534（2012）04－211－03

2012－02－21；

2012－03－16

張士瑩

師俊芳（1978－），女，山西繁峙人，工程師，碩士，主要從事橡膠件制造方面的研究。