提高大尺寸O型密封圈合格率的研究

霍世超 崔文龙 闫竣程

摘 要：针对大尺寸O型密封圈一次模压成型工艺合格率低的问题，采用提高模具强度、改变毛坯形状、净化处理原材料及生胶的措施，把产品一次验收合格率由62%提高到92%，大大降低了产品生产的成本。

关键词：大尺寸密封圈；合格率；错位

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.002

0 引言

对接密封圈是箭体最外围的一道密封保障，不但要确保弹体在静止状态下的密封系统正常，更重要的是要保证箭体在发射过程中变形后的密封性能良好。一旦箭体的级间段对接密封失效，将对箭体内部环境造成毁灭性危害。对接密封圈直径约2米，截面直径约10厘米，国内类似尺寸的密封圈成型一般采用挤出成型工艺，挤出成型工艺存在对接头缺陷，不适宜用于军工型号密封功能。级间段对接密封圈采用一次模压成型，其成型工艺难度较高，生产合格率仅为62%，生产效率较低，成品成本高。本文梳理了密封圈的生产工艺过程，分析了废品率及其成因，并提出改进措施，以提高大尺寸O型密封圈一次性成品合格率，降低生产成本。

1 密封圈生产工艺及废品统计

1.1 工艺生产过程

生产工艺主要包括生胶混炼、毛坯制备、模具填充、一段硫化、开模、修边等几道工序。

橡胶制品通过将大分子原材料、炭黑、硫化剂等多种原材料在混炼机中充分混合制备成生胶备用，通过出片机依据产品形状人工裁剪制备毛坯，经过高温高压于模具中通过一段硫化成型，再经人工修边最终成为合格产品。

1.2 密封圈废品统计

对生产的密封圈质量情况进行了调查，统计了近期生产共574件产品，尺寸合格数量356件，合格率为62%。不合格品调查结果见表1。从表中可以看出废品原因主要为产品错位（如图1），占总废品51.8%；存在杂质状况（如图2）占总废品40.4%。

2 废品成因分析

2.1 密封圈错位

密封圈在成型过程中，由流体状的生胶毛坯在高温高压条件下，经过硫化反应变为半固态的弹性体。由图可以看出，此种密封圈为上下模压180°成型，在固化过程中模具上下两部分发生位移，从而导致密封圈上下两半部分轴向发生错位，未能形成“O”型。经过讨论分析，造成模具位移的原因主要有两种可能：

模具自身原因。模具由45#钢机加成型，由于模具尺寸较大无法进行淬火处理，其自身硬度小于HRC28。为了降低自身重量模具采用中空环形设计，在10MPa的压力下，直径约2.5m的钢制环形中空模具很容易发生位移。

胶体流动原因。生胶毛坯在高温高压条件下，会沿着模具沟槽发生流动，沟槽填满后，多余的生胶会溢出沟槽流向沟槽外围的流胶槽。在胶体流向流胶槽的过程中模具在压力的作用下会随着胶体发生微量移动，在位移达到一定程度后会导致密封圈发生错位现象。

2.2 杂质或凹凸

缺陷形成原因主要为热熔物料分散不良或混入异物造成[1]。通过对不合格品进行局部高倍放大镜观测发现，密封圈内部所含杂质为生胶混炼时，未能分散的粗颗粒。材料分散的不均匀性导致粗大颗粒未能与硫化剂充分反应，从而导致密封圈内部出现颗粒状或颜色差异的“杂质”。

3 解决措施

3.1 提高模具强度

采用42GrMo钢为原材料，经锻造后机加成型。该钢具有高强度和韧性，抗冲击能力良好，适宜制造要求一定强度的大型模具。通过提高模具刚度，减少模具因高温、高压作用产生的变形，提高橡胶制品的尺寸稳定性。

3.2 改变毛坯形状

改变毛坯截面形状，最大程度的模拟产品截面形状，从而降低胶料流动的流动量，降低模具因胶料流动而产生位移。依据产品截面尺寸，制作挤出工装（如图3），毛坯制作由人工裁剪胶片变为挤出成型，毛坯截面由矩形变为圆形（如图4.5），截面尺寸由挤出工装控制。

3.3 原材料及生胶的净化处理

生胶原材料以及产品中杂质进行微观观察，发现杂质形状与其中一种原材料一致。呈现针状（如图6）存在，且不宜分散细化。在工艺中添加过筛工序，将其进行250目过筛处理，处理后观察针状晶体大量减少，大部分呈现粉末状（如图7）。在制作毛坯之前添加滤胶工序，进一步将生胶内部未充分分散的大颗粒进行筛除，滤胶过程中发现滤网上存有少量白色异物（如图8）。

4 实施效果

经过对生产设备、生产工艺、生产原材料的更改设计，产品合格率得到了明显的提高。有效解决了军品型号生产进度的难题。

通过后续两个批次60件产品数据发现，产品合格率由62%提高至92%，不合格品出现的原因基本消除了错位以及杂质的存在，详见表2。在满足型号进度的同时极大了降低了成本的消耗。

5 结束语

大尺寸密封制品在非挤出成型工艺条件下，模压成型难度系数较大，成品合格率较低，对型号装配进度造成较大的影响。通过对不合格品的分析讨论，对产品生产过程进行梳理、改善，把产品一次验收合格率由62%提高到了92%，保证了产品交付进度，降低了产品生产的成本，同时在工艺文件资料更新以及模具设计制造方面积累大量经验。

参考文献：

[1]唐孝先.模压橡膠制品成型工艺中的问题和对策[J].世界像胶工业，2012（07）.