金刚石绳锯注射成型工艺参数对固定强度的影响

朱飞雷,黄小伟

金刚石绳锯注射成型工艺参数对固定强度的影响

朱飞雷,黄小伟

(桂林特邦新材料有限公司,广西桂林 541004)

文章研究了不同注射成型工艺参数对橡胶与串珠之间固定强度的影响,结果表明合模力越高,固定强度越高,稳定性越好；注射量达到一定程度固定强度保持不变；采用先注射大部分胶料,再小部分小部分注射释放负压的形式,固定强度最高且稳定性好；装模时间越长,固定强度越小。合理的注射成型工艺参数为合模力22MPa,注射量(54～62)ml,注射方式为三段注射80/10/10(%),装模时间60～90s。

金刚石绳锯；注射成型工艺参数；橡胶与串珠固定强度

金刚石橡胶绳锯橡胶与串珠之间的固定强度对绳锯使用性能有直接影响,如果固定强度较低,使用时易窜珠、断绳从而无法正常使用,过高则橡胶易开裂、串珠松动(转动)、钢丝绳进水生锈而导致断绳无法使用。固定强度大小与橡胶配方有直接关联[1],但硫化成型时的时间、温度、压力三要素对其也存在巨大影响[2]。由于橡胶绳锯注射成型是不等距注射,注射过程中胶料分先后顺序进入模腔,模腔内胶料与串珠之间的粘接会随着注射工艺参数的变化而变化[3]。三要素中的压力因素除了合模压力外,影响固定强度的因素还应包括注射量、注射方式(一次注射、二次注射、多次注射)、装模时间(是将串珠放入模具模腔到合模注射之间的时间,串珠表面涂覆有胶粘剂,在高温下会快速反应而失去粘接作用),本文研究了这些注射成型工艺参数对橡胶与串珠之间固定强度的影响。

1 试验

1.1 试验基本工艺参数

硫化温度:160℃～165℃;硫化时间:400～500s;注射量:变量;合模力:变量;注射方式:变量;装模时间:变量。

1.2 主要试验设备

电子拉力试验机,东莞高铁检测仪器有限公司;橡胶注射机,佛山伊之密精密橡胶机械有限公司。1.3 检测方法

橡胶与串珠固定强度按GB/T 30470-2013标准检测,橡胶物理机械性能和硫变性能按相应国家标准检测。

1.4 橡胶物理机械性能和硫变性能

表1 注射成型使用的橡胶物理机械性能、硫变性能Table 1 Rubber physical and mechanical properties and sulphur properties used in injection molding process

从表1可以看出,注射成型使用的橡胶物理机械性能、硫变性能检测结果符合指标要求。

2 结果与讨论

2.1 合模力对固定强度的影响

在其他注射工艺参数固定的条件下,合模力分别为19、20、21、22MPa这些变量对橡胶与串珠之间固定强度的影响如表2所示。

表2 合模力对固定强度的影响Table 2 Influence of mold clamping force on fixation strength

从表2可以看出合模力对固定强度有显著影响,随着合模力的提高,固定强度提高,而稳定性也越高(标准偏差越小),在设备能承受的情况下,合模力越高对固定强度越有利,合模力采用22MPa。

2.2 注射量对固定强度的影响

在其他注射工艺参数固定的条件下,注射量分别为A1、A、A2、A3、A4ml这些变量对橡胶与串珠之间固定强度的影响如表3所示。

表3 注射量对固定强度的影响Table 3 Influence of injection volume on fixation strength

除了注射量在A1ml时固定强度偏小外,A2 ml以上时固定强度基本相当,可以认为注射量达到一定程度固定强度不变,但增加注射量即增加成本,且注射量增加会导致开模时橡胶飞边增厚,使绳锯脱模更困难,所以注射量采用A2(54～62)ml。

2.3 注射方式对固定强度的影响

在其他注射工艺参数固定的条件下,注射方式分别为一次注射(100%),二次注射(80/20(%)、70/30(%)、 60/40(%)),三次注射(80/10/10(%)、70/20/10(%)、60/ 30/10(%))这些变量对橡胶与串珠之间固定强度的影响如表4所示。

表4 注射方式对固定强度的影响Table 4 Influence of the injection mode on fixation strength

从三种注射方式对比可以看出注射方式对固定强度有显著影响,二次和三次注射比一次注射固定强度高,二次注射和三次注射中先注射大量(70%、80%)固定强度高,且标准偏差小;可能原因为一次注射100%后,注射料嘴产生较大负压,胶料回流使粘接波动大;二次或三次注射60%后再注射剩余胶料时已产生压力损失,胶料最终与钢丝绳或串珠的亲和力下降;注射方式采用三次注射80/10/10(%)固定强度最高且稳定性好。

2.4 装模时间对固定强度的影响

在其他注射工艺参数固定的条件下,装模时间分别为60、90、120、180、300、480s这些变量对橡胶与串珠之间固定强度的影响如表5所示。

表5 装模时间对固定强度的影响Table 5 Influence of the mold filling time on fixation strength

装模时间在60～90s的时候固定强度最高,超过120s后固定强度下降很大,120～480s固定强度越来越小,从硫化后的绳锯表面看橡胶与串珠端面和内孔都有粘接,但串珠表面橡胶与胶粘剂逐渐出现分离,可以认为装模时间越长,串珠内外表面胶粘剂逐渐反应失效,串珠表面的橡胶在注射时压力损失大,而内孔和端面的橡胶与胶粘剂有更大亲和,总的来说,装模时间在90s内对固定强度影响小,装模时间越短、对固定强度越有利。

2.5 采用优化工艺注射测试结果

从表6可以看出,采用优化工艺制作的绳锯测定固定强度高,且稳定性好。合理的工艺参数为合模力22MPa,注射量A2(54～62)ml,注射方式为三段注射80/10/10(%),装模时间60～90s.

表6 优化工艺后测定固定强度Table 6 Fixation strength test after process optimization

3 结 论

(1)合模力越高,固定强度越高,稳定性越好(标准偏差越小),在设备能承受的情况下,合模力越高对固定强度越有利。

(2)注射量达到一定程度固定强度保持不变,但增加注射量即增加成本,且注射量增加会导致开模时橡胶飞边增厚,使绳锯脱模更困难。

(3)注射方式采用先注射大部分胶料,再小部分小部分注射释放负压的形式固定强度最高且稳定性好。

(4)装模时间越长,串珠内外表面的胶粘剂逐渐反应失效,装模时间在90s内对固定强度影响小,装模时间越短、对固定强度越有利。

(5)合理的工艺参数为合模力22MPa,注射量(54-62)ml,注射方式为三段注射80/10/10(%),装模时间60～90s。

[1] 朱飞雷,江文佳,等.金刚石串珠绳锯橡胶配方设计研究初探[J].超硬材料工程,2012(4).

[2] 邬显敏,杨华清.浅析硫化“三要素”在检修中的应用[C].第四届中国金属学会青年学术年会论文集,2008.

[3] 陆军,陈中燕.浅谈橡胶注射模具的设计[J].特种橡胶制品, 2010(8) .

ILT研制金刚石镜片：极大减轻材料加工激光器重量

金刚石具有一些显著特性:例如,其折射率为2.4,这是非常高的,并且能通过相同的光学功率实现更薄的光学元件。它们的导热系数为2000W/m*K,比光学玻璃高出1400多倍。除了高损伤阈值,这些特性使得金刚石对于高功率光学系统非常有意义。

迄今为止,多晶金刚石衬底仅用作二氧化碳激光器的窗口。由于杂质和缺陷的存在,它们在大约1μm的发射波长下吸收和散射激光辐射,使得它们不适合于光纤激光器。虽然单晶金刚石没有上述问题,但它们却更难制造。

多年来,弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)一直在研究单晶金刚石的生产。IAF开发的连续气相沉积(CVD)反应器具有稳定的等离子体特性,能够制造厚达几毫米的基材,最多可以同时生产60颗金刚石。在每小时高达30微米的生成率下,该反应器可以产生具有孔径厚度约为10毫米的材料。

这些合成单晶金刚石镜片显示出低吸收和低的双折射特性。目前,已经将几个样品进行了防反射涂层测试,并被融入到光纤激光器切割头中。

来自弗劳恩霍夫激光技术研究院(ILT)的Martin Traub表示:“我们首次为金刚石镜片优化了完整的激光光学系统。由于这个原因,切割头的重量减轻了近90%。”

直径为7mm的镜片已经通过了2k W激光功率的测试,且没有任何问题。现在,合作方已经建立了一个用1k W光纤激光器进行的切割测试系统。集成在切割头中的是水冷和防护气体供应,但是尚未对流程监控进行规划。目前正在使用小型切割头进行第一次测试。

新的光学系统能极大地增加激光切割的灵活性。小尺寸使系统能够处理难以达到的区域,而较轻的重量则便于3D处理中的高度动态过程。

另外,该光学系统也将在2017年德国慕尼黑光电技术展上进行展示。 (激光网)

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

朱飞雷(1984-),男,江西南城县人,桂林特邦新材料有限公司工程师,主要从事金刚石串珠绳锯固定材料配方设计和工艺管理工作。E-mail:63208016@qq.com

朱飞雷,黄小伟.金刚石绳锯注射成型工艺参数对固定强度的影响[J].超硬材料工程,2017,29(4):36-39.