金剛石繩鋸注射成型工藝參數(shù)對(duì)固定強(qiáng)度的影響

朱飛雷,黃小偉

金剛石繩鋸注射成型工藝參數(shù)對(duì)固定強(qiáng)度的影響

朱飛雷,黃小偉

(桂林特邦新材料有限公司,廣西桂林 541004)

文章研究了不同注射成型工藝參數(shù)對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明合模力越高,固定強(qiáng)度越高,穩(wěn)定性越好；注射量達(dá)到一定程度固定強(qiáng)度保持不變；采用先注射大部分膠料,再小部分小部分注射釋放負(fù)壓的形式,固定強(qiáng)度最高且穩(wěn)定性好；裝模時(shí)間越長,固定強(qiáng)度越小。合理的注射成型工藝參數(shù)為合模力22MPa,注射量(54～62)ml,注射方式為三段注射80/10/10(%),裝模時(shí)間60～90s。

金剛石繩鋸；注射成型工藝參數(shù)；橡膠與串珠固定強(qiáng)度

金剛石橡膠繩鋸橡膠與串珠之間的固定強(qiáng)度對(duì)繩鋸使用性能有直接影響,如果固定強(qiáng)度較低,使用時(shí)易竄珠、斷繩從而無法正常使用,過高則橡膠易開裂、串珠松動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))、鋼絲繩進(jìn)水生銹而導(dǎo)致斷繩無法使用。固定強(qiáng)度大小與橡膠配方有直接關(guān)聯(lián)[1],但硫化成型時(shí)的時(shí)間、溫度、壓力三要素對(duì)其也存在巨大影響[2]。由于橡膠繩鋸注射成型是不等距注射,注射過程中膠料分先后順序進(jìn)入模腔,模腔內(nèi)膠料與串珠之間的粘接會(huì)隨著注射工藝參數(shù)的變化而變化[3]。三要素中的壓力因素除了合模壓力外,影響固定強(qiáng)度的因素還應(yīng)包括注射量、注射方式(一次注射、二次注射、多次注射)、裝模時(shí)間(是將串珠放入模具模腔到合模注射之間的時(shí)間,串珠表面涂覆有膠粘劑,在高溫下會(huì)快速反應(yīng)而失去粘接作用),本文研究了這些注射成型工藝參數(shù)對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)基本工藝參數(shù)

硫化溫度:160℃～165℃;硫化時(shí)間:400～500s;注射量:變量;合模力:變量;注射方式:變量;裝模時(shí)間:變量。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

電子拉力試驗(yàn)機(jī),東莞高鐵檢測(cè)儀器有限公司;橡膠注射機(jī),佛山伊之密精密橡膠機(jī)械有限公司。1.3 檢測(cè)方法

橡膠與串珠固定強(qiáng)度按GB/T 30470-2013標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè),橡膠物理機(jī)械性能和硫變性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。

1.4 橡膠物理機(jī)械性能和硫變性能

表1 注射成型使用的橡膠物理機(jī)械性能、硫變性能Table 1 Rubber physical and mechanical properties and sulphur properties used in injection molding process

從表1可以看出,注射成型使用的橡膠物理機(jī)械性能、硫變性能檢測(cè)結(jié)果符合指標(biāo)要求。

2 結(jié)果與討論

2.1 合模力對(duì)固定強(qiáng)度的影響

在其他注射工藝參數(shù)固定的條件下,合模力分別為19、20、21、22MPa這些變量對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表2所示。

表2 合模力對(duì)固定強(qiáng)度的影響Table 2 Influence of mold clamping force on fixation strength

從表2可以看出合模力對(duì)固定強(qiáng)度有顯著影響,隨著合模力的提高,固定強(qiáng)度提高,而穩(wěn)定性也越高(標(biāo)準(zhǔn)偏差越小),在設(shè)備能承受的情況下,合模力越高對(duì)固定強(qiáng)度越有利,合模力采用22MPa。

2.2 注射量對(duì)固定強(qiáng)度的影響

在其他注射工藝參數(shù)固定的條件下,注射量分別為A1、A、A2、A3、A4ml這些變量對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表3所示。

表3 注射量對(duì)固定強(qiáng)度的影響Table 3 Influence of injection volume on fixation strength

除了注射量在A1ml時(shí)固定強(qiáng)度偏小外,A2 ml以上時(shí)固定強(qiáng)度基本相當(dāng),可以認(rèn)為注射量達(dá)到一定程度固定強(qiáng)度不變,但增加注射量即增加成本,且注射量增加會(huì)導(dǎo)致開模時(shí)橡膠飛邊增厚,使繩鋸脫模更困難,所以注射量采用A2(54～62)ml。

2.3 注射方式對(duì)固定強(qiáng)度的影響

在其他注射工藝參數(shù)固定的條件下,注射方式分別為一次注射(100%),二次注射(80/20(%)、70/30(%)、 60/40(%)),三次注射(80/10/10(%)、70/20/10(%)、60/ 30/10(%))這些變量對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表4所示。

表4 注射方式對(duì)固定強(qiáng)度的影響Table 4 Influence of the injection mode on fixation strength

從三種注射方式對(duì)比可以看出注射方式對(duì)固定強(qiáng)度有顯著影響,二次和三次注射比一次注射固定強(qiáng)度高,二次注射和三次注射中先注射大量(70%、80%)固定強(qiáng)度高,且標(biāo)準(zhǔn)偏差小;可能原因?yàn)橐淮巫⑸?00%后,注射料嘴產(chǎn)生較大負(fù)壓,膠料回流使粘接波動(dòng)大;二次或三次注射60%后再注射剩余膠料時(shí)已產(chǎn)生壓力損失,膠料最終與鋼絲繩或串珠的親和力下降;注射方式采用三次注射80/10/10(%)固定強(qiáng)度最高且穩(wěn)定性好。

2.4 裝模時(shí)間對(duì)固定強(qiáng)度的影響

在其他注射工藝參數(shù)固定的條件下,裝模時(shí)間分別為60、90、120、180、300、480s這些變量對(duì)橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表5所示。

表5 裝模時(shí)間對(duì)固定強(qiáng)度的影響Table 5 Influence of the mold filling time on fixation strength

裝模時(shí)間在60～90s的時(shí)候固定強(qiáng)度最高,超過120s后固定強(qiáng)度下降很大,120～480s固定強(qiáng)度越來越小,從硫化后的繩鋸表面看橡膠與串珠端面和內(nèi)孔都有粘接,但串珠表面橡膠與膠粘劑逐漸出現(xiàn)分離,可以認(rèn)為裝模時(shí)間越長,串珠內(nèi)外表面膠粘劑逐漸反應(yīng)失效,串珠表面的橡膠在注射時(shí)壓力損失大,而內(nèi)孔和端面的橡膠與膠粘劑有更大親和,總的來說,裝模時(shí)間在90s內(nèi)對(duì)固定強(qiáng)度影響小,裝模時(shí)間越短、對(duì)固定強(qiáng)度越有利。

2.5 采用優(yōu)化工藝注射測(cè)試結(jié)果

從表6可以看出,采用優(yōu)化工藝制作的繩鋸測(cè)定固定強(qiáng)度高,且穩(wěn)定性好。合理的工藝參數(shù)為合模力22MPa,注射量A2(54～62)ml,注射方式為三段注射80/10/10(%),裝模時(shí)間60～90s.

表6 優(yōu)化工藝后測(cè)定固定強(qiáng)度Table 6 Fixation strength test after process optimization

3 結(jié) 論

(1)合模力越高,固定強(qiáng)度越高,穩(wěn)定性越好(標(biāo)準(zhǔn)偏差越小),在設(shè)備能承受的情況下,合模力越高對(duì)固定強(qiáng)度越有利。

(2)注射量達(dá)到一定程度固定強(qiáng)度保持不變,但增加注射量即增加成本,且注射量增加會(huì)導(dǎo)致開模時(shí)橡膠飛邊增厚,使繩鋸脫模更困難。

(3)注射方式采用先注射大部分膠料,再小部分小部分注射釋放負(fù)壓的形式固定強(qiáng)度最高且穩(wěn)定性好。

(4)裝模時(shí)間越長,串珠內(nèi)外表面的膠粘劑逐漸反應(yīng)失效,裝模時(shí)間在90s內(nèi)對(duì)固定強(qiáng)度影響小,裝模時(shí)間越短、對(duì)固定強(qiáng)度越有利。

(5)合理的工藝參數(shù)為合模力22MPa,注射量(54-62)ml,注射方式為三段注射80/10/10(%),裝模時(shí)間60～90s。

[1] 朱飛雷,江文佳,等.金剛石串珠繩鋸橡膠配方設(shè)計(jì)研究初探[J].超硬材料工程,2012(4).

[2] 鄔顯敏,楊華清.淺析硫化“三要素”在檢修中的應(yīng)用[C].第四屆中國金屬學(xué)會(huì)青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2008.

[3] 陸軍,陳中燕.淺談橡膠注射模具的設(shè)計(jì)[J].特種橡膠制品, 2010(8) .

ILT研制金剛石鏡片：極大減輕材料加工激光器重量

金剛石具有一些顯著特性:例如,其折射率為2.4,這是非常高的,并且能通過相同的光學(xué)功率實(shí)現(xiàn)更薄的光學(xué)元件。它們的導(dǎo)熱系數(shù)為2000W/m*K,比光學(xué)玻璃高出1400多倍。除了高損傷閾值,這些特性使得金剛石對(duì)于高功率光學(xué)系統(tǒng)非常有意義。

迄今為止,多晶金剛石襯底僅用作二氧化碳激光器的窗口。由于雜質(zhì)和缺陷的存在,它們?cè)诖蠹s1μm的發(fā)射波長下吸收和散射激光輻射,使得它們不適合于光纖激光器。雖然單晶金剛石沒有上述問題,但它們卻更難制造。

多年來,弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)一直在研究單晶金剛石的生產(chǎn)。IAF開發(fā)的連續(xù)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器具有穩(wěn)定的等離子體特性,能夠制造厚達(dá)幾毫米的基材,最多可以同時(shí)生產(chǎn)60顆金剛石。在每小時(shí)高達(dá)30微米的生成率下,該反應(yīng)器可以產(chǎn)生具有孔徑厚度約為10毫米的材料。

這些合成單晶金剛石鏡片顯示出低吸收和低的雙折射特性。目前,已經(jīng)將幾個(gè)樣品進(jìn)行了防反射涂層測(cè)試,并被融入到光纖激光器切割頭中。

來自弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究院(ILT)的Martin Traub表示:“我們首次為金剛石鏡片優(yōu)化了完整的激光光學(xué)系統(tǒng)。由于這個(gè)原因,切割頭的重量減輕了近90%?！?/p>

直徑為7mm的鏡片已經(jīng)通過了2k W激光功率的測(cè)試,且沒有任何問題。現(xiàn)在,合作方已經(jīng)建立了一個(gè)用1k W光纖激光器進(jìn)行的切割測(cè)試系統(tǒng)。集成在切割頭中的是水冷和防護(hù)氣體供應(yīng),但是尚未對(duì)流程監(jiān)控進(jìn)行規(guī)劃。目前正在使用小型切割頭進(jìn)行第一次測(cè)試。

新的光學(xué)系統(tǒng)能極大地增加激光切割的靈活性。小尺寸使系統(tǒng)能夠處理難以達(dá)到的區(qū)域,而較輕的重量則便于3D處理中的高度動(dòng)態(tài)過程。

另外,該光學(xué)系統(tǒng)也將在2017年德國慕尼黑光電技術(shù)展上進(jìn)行展示。 (激光網(wǎng))

Influence of Diamond Wire Saw Injection Molding Process Parameters on Its Fixation Strength

ZHU Fei-lei,HUANG Xiao-wei
(Guilin Tebon Superhard Material Co.,Ltd,Guilin,Guangxi 541004)

The influence of different injection molding process parameters on the fixation strength between the rubber and bead has been studied in this article.Result shows that the higher the mold clamping force,the higher the fixation strength with better stability; the fixation strength remains unchanged when injection volume reaches a certain level; maximum fixation strength with good stability can be achieved by firstly injecting most of the sizing material and then a small volume in turn to release the negative pressure;longer mold filling time will lead to poorer fixation strength.The reasonable injection molding process parameters are as follows：mold clamping force 22Mpa,injection volume(54～62)ml,three-stage injection mode 80/10/10%,mold filling time 60～90s.

diamond wire saw;injection molding process parameters;fixation strength between rubber and bead

TQ164

A

1673-1433(2017)04-0036-04

2016-12-20

朱飛雷(1984-),男,江西南城縣人,桂林特邦新材料有限公司工程師,主要從事金剛石串珠繩鋸固定材料配方設(shè)計(jì)和工藝管理工作。E-mail:63208016@qq.com

朱飛雷,黃小偉.金剛石繩鋸注射成型工藝參數(shù)對(duì)固定強(qiáng)度的影響[J].超硬材料工程,2017,29(4):36-39.