Состав, свойства и области применения резиновых деталей

В производстве резиновых технических деталей основным видом сырья являются натуральные и синтетические каучуки. На­туральные каучуки не нашли широкого применения, так как сырьем для их получения служит каучукосодержащий сок отдельных сортов растений. Сырьем для получения синтетических каучуков является нефть, нефтепродукты, природный газ, древесина и т. д. Каучук в натуральном виде в промышленности не применяют, его превра­щают в резину вулканизацией. В качестве вулканизирующего ве­щества обычно используют серу. Количество серы определяет эла­стичность резиновых деталей. Например, мягкие резины содержат 1 – 3 % серы, твердые (эбонит) – до 30 % серы. Процесс вулкани­зации происходит под температурным воздействием (горячая вулка­низация) или без температурного воздействия (холодная вулкани­зация). Для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств резиновых технических деталей и снижения расхода каучука в состав резиновых смесей вводят различные компоненты.

Наполнители уменьшают расход каучука, улучшают эксплуата­ционные свойства деталей. Наполнители подразделяют на порошко­образные и тканевые. В качестве порошкообразных наполнителей применяют сажу, тальк, мел и др. К тканевым наполнителям относят хлопчатобумажные, шелковые и другие ткани. В некоторых случаях для повышения прочности деталей их армируют стальной прово­локой или сеткой, стеклянной или капроновой тканью. Количество наполнителя зависит от вида выпускаемых деталей.

Мягчители (парафин, стеариновая кислота, канифоль и др.) служат для облегчения процесса смешивания резиновой смеси и обеспечения мягкости и морозоустойчивости. Для замедления про­цесса окисления в резиновые смеси добавляют противостарители (вазелин, ароматические амины и др.). Процесс вулканизации уско­ряют введением в смесь оксида цинка и др.

Красители (охра, пятисернистая сурьма, ультрамарин и др.) вводят в смесь в количестве до 10 % массы каучука.

Высокая эластичность, способность к большим обратимым де­формациям, стойкость к действию активных химических веществ, малая водо - и газопроницаемость, хорошие диэлектрические и дру­гие свойства резины обусловили ее применение во всех отраслях народного хозяйства. В машиностроении применяют разнообразные резиновые технические детали: ремни — для передачи вращатель­ного движения с одного вала на другой; шланги и напорные рукава— для передачи жидкостей и газов под давлением; сальники манжеты, прокладочные кольца и уплотнители — для уплотнения подвижных и неподвижных соединений; муфты, амортизаторы — для гашения динамических нагрузок; конвейерные ленты — для оснащения по-грузочно-разгрузочных устройств и т. д.

Способы формообразования резиновых деталей

Технологический процесс изготовления резиновых техниче­ских деталей состоит из отдельных последовательных операций' приготовления резиновой смеси, формования и вулканизации. Процесс подготовки резиновой смеси заключается в смешении входящих в нее компонентов. Перед смешением каучук переводят в пластич­ное состояние многократным пропусканием его через специальные вальцы, предварительно подогретые до температуры 40—50 °С. Находясь в пластичном состоянии, каучук об­ладает способностью хорошо смешиваться с другими компонентами. Смешение проводят в червячных или валковых смесителях. Необ­ходимо иметь в виду, что первым из компо­нентов при приготовлении смеси вводят проти-востаритель, последним — вулканизатор или ускоритель вулканизации.

Рис. 106. Схема получения прорезиненных тканей

Резиновые технические детали в зависимо­сти от предъявляемых к ним требований формообразуют каландрованием, непрерывным выдавливанием, прес­сованием, литьем под давлением, намоткой и т. д. Многие тех­нологические процессы переработки резиновых композиций в де­тали подобны тем, которые были рассмотрены при формообразо­вании деталей из пластмасс.

Каландрование применяют для получения, резиновых деталей в виде листов и прорезиненных лент, а также для соединения листов резины и прорезиненных лент (дублирование). Операцию выполняют на многовалковых машинах — каландрах. Валки каландров снаб­жают системой внутреннего обогрева или охлаждения, что позво­ляет регулировать температурный режим. Листы резины, получен­ные прокаткой на каландрах, сматывают в рулоны и используют затем в качестве полуфабриката для других процессов формообра­зования резиновых деталей. Во избежание слипания резины в ру­лонах ее посыпают тальком или мелом при выходе из каландра.

В процессе получения прорезиненной ткани в зазор между вал­ками каландров 3 (рис. 106) одновременно пропускают пластифи­цированную сырую резиновую смесь 4 и ткань 2. Резиновая смесь поступает в зазор между верхним и средним валками, обволакивает средний валок и поступает в зазор между средним и нижним вал­ками, через который проходит ткань. Средний валок вращается с большей скоростью, чем нижний. Разность скоростей обеспечивает втирание резиновой смеси в ткань. Толщину резиновой пленки на ткани регулируют, изменяя зазор между валками каландра. Много­слойную прорезиненную ткань получают при пропускании опре­деленного числа листов однослойной прорезиненной ткани через валки каландра. Полученную ткань наматывают на барабан 1 и затем вулканизируют.

Непрерывное выдавливание используют для получения профили­рованных, резиновых деталей (труб, прутков, профилей для остекле­ния и т, д.). Детали непрерывным выдавливанием изготовляют на машинах червячного типа. Таким способом покрывают резиной металлическую проволоку.

Прессование — один из основных способов получения фасонных деталей (манжет, уплотнительных колец, клиновых ремней и т. д.). Прессуют их в металлических формах. Применяют горячее и холод­ное прессование. При горячем прессовании резиновую смесь закладывают в горячую пресс-форму и прессуют на гидравлических прессах с обогреваемыми плитами. Температура прессования 140 – 155 °С. При прессовании одновременно происходят формообразова­ние и вулканизация деталей. Высокопрочные детали (например, клиновые ремни) после формования подвергают дополнительной вулканизации в специальных приспособлениях – пакетах. Xолодным прессованием получают детали из эбонитовых смесей (корпуса аккумуляторных батарей, детали для химической промыш­ленности и т. д.). После прессования заготовки отправляют на вул­канизацию. В состав эбонитовой смеси входят каучук и значительное количество серы (до 30 % массы каучука). В качестве наполнителей применяют размельченные отходы эбонитового производства.

Литьем под давлением получают детали сложной формы. Рези­новая смесь поступает под давлением при температуре 80—120 °С через литниковое отверстие в литейную форму, что значительно сокращает цикл вулканизации.

Вулканизация – завершающая операция при изготовлении ре­зиновых деталей – проводят в специальных камерах (вулканиза­торах) при температуре 120—150 °С в атмосфере насыщенного водяного пара при небольшом давлении. В процессе вулканизации про­исходит химическая реакция серы и каучука, в результате которой линейная структура молекул каучука превращается в сетчатую, что уменьшает пластичность, повышает стойкость к действию органиче­ских растворителей, увеличивает механическую прочность.

При массовом производстве резиновых технических деталей рее технологические операции выполняют с помощью высокопроизводи­тельного и автоматизированного оборудования.