橡胶密封件生产工艺与质量检测

2022-05-17饶翼肖彬

橡塑技术与装备 2022年5期

饶翼，肖彬

(1.广汉长空橡塑密封制品有限公司, 四川广汉 618307；2.中国民航飞行学院，四川广汉 618307)

0 引言

橡胶密封件作为液压气动系统中的核心基础件，已广泛应用于工农业、航空航天、石油、船舶等各个行业领域，在适应市场需求，提高市场竞争力扮演着重要的角色，在严格控制质量要求下来保证密封件高性能和高可靠性。本文着重从生产过程的工艺控制和质量检测等方面进行系统阐述，以求在生产过程实践中有一个理论上的实用性操作指导，从而有助于对橡胶密封件质量的提升。

1 橡胶密封件生产工艺

从生胶到成品的检验入库都要经过一系列的工艺过程，主要包括混炼、半成品准备、模具设计加工制造、硫化修边、成品检测。图1为工艺流程图。

1.1 混炼工序与物性检测

为了满足各项工艺性能，生胶需要塑炼，但在合成过程中为了控制生胶初始可塑度，可直接进行混炼，在炼胶机上将各种配合剂与生胶压合制成混炼胶的过程，称为混炼。混炼是将各组分进行浸润分散、吸附和结合并形成具有复杂网络结构的胶态分散体的化学

过程，在整个过程中，混炼胶质量对进一步的加工和最终的成品性能具有决定性影响，若混炼不好，胶料会出现配合剂分散不均、喷霜、提前老化甚至焦烧，如图2所示胶料提前老化的现象，所以混炼胶是最容易产生质量波动工序之一。

通常对混炼胶进行快速检验和对胶料物理性能进行检验，分散度检验一般采用目测法，可借助放大镜观察或将胶片拉升后用肉眼观察，检查胶片的光泽明暗度来确定有无结聚粗粒，据此可粗略判断分散度，若混炼均匀，表面细腻无结团现象。如图3所示，胶料混料不均出现的颗粒结团现象。

对于未硫化的胶料，可采用门尼黏度计和震荡型流变仪来评价混炼胶的流变性能，将所测的流变曲线与标准流变曲线相比，就可查出胶料的配合剂是否漏加或错加。而对用于实际生产的混炼胶则还需要进行硫化胶物理机械性能检测，依据国家标准规定的实验方法结合产品的各项使用条件和要求，按照与密封件相同的生产工艺做成薄片状的标准试样，利用邵氏硬度计、拉力试验机、游标卡尺等仪器进行各项物理性能测试(硬度、拉升强度、扯断伸长率等)，检验数据取多次测试值的数学平均值，根据不同的使用要求也可对成品进行物理测试、热空气老化、耐介质和压变试验。

1.2 半成品准备

为了提高生产效率，减少浪费，预先制备半成品是必备工序。手工制作的半成品，工序繁多，劳动强度大，效率低，半成品存在搭头，而且搭头处易粘附灰尘异物等，硫化时形成隔离带导致界面分离，密封件在使用时强度不足，存在断裂的风险。随着设备自动化程度的提高，半成品准备都由精密预成型机来替代传统的手工制作模式，预成型机制作出来的半成品，不仅能有效控制体积和重量的准确度，还能避免手工制作出来有搭头、重量不一等缺点，既优化生产工艺，又提高了效率。

1.3 硫化与修边

硫化是橡胶密封件生产工艺中最主要的工艺之一，是与模具设计制造关系最密切的橡胶工艺，所谓硫化，是指在一定时间温度压力条件下，胶料中的生胶与硫化剂发生的化学反应，橡胶分子结构由线型结构交联成为立体网状结构。温度是硫化反应的基本条件，其中最重要还是取决于胶种和硫化体系，通常温度的选择要适宜，既要使密封件快速又高效的硫化成型，又要避免胶料在模具上的焦烧。如图4所示，密封件硫化焦烧图片。

模具的面积大小决定了压力等级，合适的压力等级能使密封件致密度均匀，把胶料的收缩率控制在有效范围。硫化过程加压，排出空气避免产生气泡，让胶料充满模具型腔，多余的胶料沿着模具分型面流出，形成不同厚度的胶边。为了保证密封件外观质量和尺寸要求，需要清理掉多余的。修边质量的好坏影响密封件的尺寸精度、使用性能，大部分密封件生产厂家都是靠工人手工修边来完成，手工修边投资小，修边质量不高，效率低，仅适用于小批量密封件生产。还有一种不需要修边的密封件，就是真空撕边模，是把模具的余胶槽做成剪切型，余胶槽的距离型腔只有0.05 mm左右，利用锋利的刃口把胶边切断，但这类模具的机械加工精度要求高，靠数控加工中心来完成，非普通车床能实现的。真空模使用寿命长，生产效率高，适用中大批量生产。

2 密封件质量检测

橡胶密封件的质量检验判定处理分为合格品和不合格品，质量检测主要包括外观检验、尺寸检验，外观质量检验总原则应遵循不影响密封件使用性能为准则，工作面检验为重点，大直径系列密封件较之小直径密封件存在的缺陷数量及大小可适当放宽，尤其对非工作面以不影响使用性能为原则。

2.1 外观质量检验

外观质量检验一般采用目测法，密封面外观表面分为工作面和非工作面，工作面是指对系统内部来压，对缸体与活塞、缸口与活塞杆接触面直接密封作用的一面，非工作面就是除了工作面以外的其他部分，对非工作面的要求可适当放松，对工作面的外观判定要求指不允许存在可能影响产品使用性能的任何缺陷，如孔隙、裂纹、杂质、气泡、硫痕等，缺陷类型应不超过国家标准相应规定，如用在特殊场合包括航空航天、重要工业等行业，还应执行更高级别的检验判定依据。

2.2 密封件尺寸检验

尺寸检验就是要把不符合标准要求的密封件挑选出来，同时有针对性地查找原因，采取纠正预防措施，提升合格率。导致尺寸不合格的主要原因有:模具设计尺寸偏大或偏小、硫化温度压力波动太大、过渡修边使密封件尺寸失常等。

工业上对密封件的尺寸检测主要是人工检测，橡胶本是弹性体，检测的数据会因人的测量方式不一产生误差，并且劳动强度高，检验人员长时间工作，眼睛比较疲劳，容易出错。大部分橡胶密封件都是基础标准件，对其外径、内径和线径进行测量，尺寸公差应符合国家标准，按照规格大小，可分别采用精度符合要求的柔性软尺、游标卡尺，钢卷尺以及投影显微镜等光学仪器来测量。

在使用游标卡尺测量密封件时，即要求游标卡尺与密封件完全接触，不能有缝隙透光，也不能使密封件变形，把密封件放在水平面上测量上下左右4个方向或更多的点，计算出算术平均值。而在测量大直径小断面的密封件时，用柔性软尺测量更加准确，但只能测量10～385 mm规格的产品，它可以精密测量密封件的内径和外径，它的结构仅由一条特殊柔软材料构成，其两端分别有主尺和副尺，主尺最小分度值为0.5 mm，副尺最小分度值为0.05 mm。如图（5）所示，柔性软尺的平面图。

在测量密封件内径时，先将密封件水平放在桌面上，柔性尺圈成小于被测密封件内径的圆圈，同时放于被测密封件内，副尺贴近内壁手推柔性尺，扩大其圆周使其与被测密封件内壁贴合，采取游标读数原理，即得出被测密封件内径。测量外径的方法与内径类似，只是在读取数据时需要减去0.2 mm柔性尺的厚度。如图6所示，柔性软测量橡胶O形圈方法。

尺寸精度要求高的密封件，还是选择光学仪器来检测，实验结果表面，无论密封件是否变形，该测量方式的精度能达到0.03 mm。