Лекция 12. Производство резиновых обкладок и защитных покрытий, автомобильных камер, ободных лент и диафрагм

Резиновые обкладки и защитные покрытия

В машиностроении широко применяют различные резинометаллические детали и узлы агрегатов, в которых резиновые покрытия (обкладки) служат для создания эластичной поверхности на жест­кой металлической базе (валы) и защиты аппаратов от агрессив­ных сред. Обрезиненные валы выполняют самые разнообразные функции и подразделяются на отжимные, тянульные, поддержива­ющие, наносящие, формующие и др.

Рис. 41. Разрез полого вала с резиновым покрытием с отверстиями в торцах (а) и с центральным отверстием в шейке цапфы (б): 1 — металлическая арматура; 2 — резиновое покрытие; 3 — торец вала: 4 — шейка цапфы

Обрезиненный вал (рис. 41) представляет собой резинометаллическую конструкцию, в которой к обточенной строго по цилиндру металлической арматуре прочно прикрепляется резиновое покрытие. Иногда резиновое покрытие наносят на торец вала и часть шейки цапфы. Металлическая ар­матура валов бывает монолитной и полой, последняя удобнее в работе из-за меньшей массы и возможности лучшего обогрева металла и резины во время вулканизации. Как правило, пустоте­лыми изготовляют валы диаметром более 100 мм.

В процессе эксплуатации отдельные участки или все резино­вое покрытие вала контактируют с рабочим телом, на него воздей­ствуют различные агрессивные среды и теплота, что ускоряет раз­рушение полимерного покрытия.

Технология обкладки валов

Технологический процесс обрезинивания валов включает сле­дующие основные этапы:

Ø подготовку поверхности металлического вала,

Ø нанесение клея (или другого подслоя) на поверхность вала,

Ø наложение резиновой смеси на поверхность,

Ø вулканизацию,

Ø меха­ническую обработку.

Подготовка поверхности металлического вала

Одним из основных факторов, определяющих работоспособ­ность обрезиненных валов, является прочность крепления резино­вого покрытия к металлу и ее сохранение в эксплуатационных условиях. При этом подготовка поверхности подложки играет важную роль в обеспечении надежности готового изделия. Опыт эксплуатации резинометаллических изделий свидетельствует о не­обходимости тщательного удаления с поверхности металла масел, окалины и других загрязнений, придания поверхности шерохова­тости, активирования поверхности путем разрушения оксидной пленки или создания на ней промежуточного защитного слоя.

Большой интерес представляет крепление резин к металлам с помощью химической модификации их поверхности путем нанесе­ния гальванических покрытий или покрытий, химически взаимо­действующих с подложкой. При модификации на поверхности металлов образуются слои, имеющие другой химический состав или микроструктуру и способствующие увеличению прочности ад­гезионного соединения. Наиболее распространенными методами повышения адгезионных свойств поверхности металла являются нанесение слоя электроосажденной латуни и фосфатирование.

Учитывая преимущества и недостатки различных методов и практические результаты, подготовку поверхности валов следует проводить в такой последовательности:

Ø очистка поверхности стру­ей воды высокого давления или водяного пара;

Ø обработка поверх­ности остроугольной дробью из отбеленного чугуна или оксида алюминия,

Ø очистка обработанной поверхности от твердых частиц сжатым воздухом; повторная очистка металла от следов жира и масла органическим растворителем.

Если на валу, поступившем для обрезинивания, имеются остат­ки старого резинового покрытия, то его сначала шлифуют на то­карном станке до толщины 1—2 мм, а оставшийся слой удаляют с вала шлифовальной лентой. После этого вал подается на очистку.

Очистка поверхности вала струей воды высокого давления про­водится на специальной установке (рис. 42), и после окончания процесса вал обдувают сжатым воздухом до полного удаления влаги и направляют на обработку дробью. Установка для обработ­ки поверхности вала дробью во многом аналогична установке для обработки поверхности струей воды.

Рис .42 Схема установки для очистки вала струей воды высокого давления 1-обрабатываемый вал, 2-опоные ролики, 3-тележки, 4-форсунки, 5-каретки, 6-гибкий шланг, 7-камера

Качество обрабатываемой дробью поверхности определяется по матовости: поверхность не должна иметь блестящих участков при осмотре под различными углами. Для удаления дроби и метал­лической пыли с наружной поверхности вал после обработки тщательно обдувают сжатым воздухом. Затем вал необходимо не­замедлительно (не позднее 30 мин после дробеструйной обработ­ки) направить на участок клеепромазки для повторного обезжи­ривания его поверхности органическим растворителем и промазки клеем.

Нанесение клея

Для крепления резинового покрытия применяют различные эбониты, клеи.

Нанесение клея и формование клеевой пленки является одной из главных операций технологического процесса изготовления ре­зинометаллических изделий. Метод нанесения клея безвоздушным распылением считается наиболее перспективным в производстве обрезиненных валов, поскольку позволяет получить клеевую плен­ку высшего качества, с равномерной толщиной и практически полным отсутствием пористости, механизировать и автоматизи­ровать эту трудоемкую и наиболее вредную операцию. Для нане­сения клея данным способом применяют струйные распылитель­

Наложение резиновой смеси на поверхность,

Наложение каландрованных листов резиновой смеси произво­дят до получения заданного диаметра резинового покрытия (об­кладки) с припуском на обточку по диаметру 6—8 мм. По краям вала на ширине 100—150 мм накладывают дополнительно 2—3 слоя смеси, утолщая здесь резиновое покрытие на 3—3,5 мм. Этим предупреждается возможность утончения обкладки валов при бинтовке.

Прикатку каландрованных листов проводят вручную или меха­нически. При ручной прикатке часто не обеспечивается высокое качество резинового покрытия из-за неравномерности прикатки, метод является трудоемким, длительным и в настоящее время на­ходит ограниченное применение. На ряде заводов внедрены трех-валковые станки для механической прикатки каландрованных лис­тов резиновой смеси (рис. 43), обеспечивающие более равномер­ную прикатку.

Рис. 43. Схема трех-валкового прикаточного стайка:   1- обрабатываемый вал; 2 — опорные обрезиненные валы; 3 — прижимной обрезиненый вал; 4 — планка отключе­ния; 5 — кронштейн; 6 — стойки; 7 — пневмоцилиндр; 8 — привод; 9 — опор­ная рама

Наложение резиновой смеси на поверхность вала путем при­катки каландрованных листов имеет ряд существенных недостат­ков: затруднено или невозможно использование резиновых смесей. Эти недостатки устраняются при наложении резиновых смесей на вал путем спиральной навивки и прикатки горячей резиновой ленты, полученной на червячной машине. Применение таких установок позволяет также исключить каландрование и ручной труд при раскатке каландрованного полотна, раскрое, освежении поверхности растворителем, заправке и стыковке полотна в про­цессе прикатки на станках.

По окончании операции наложения резиновой смеси валы опрессовывают бинтом из плотной и прочной ткани шириной 120— 180 мм. Бинт накладывают в 2—4 слоя с натяжением, последова­тельно меняя шаг бинтовки от 25—30 до 100—105 мм. Бинтовку начинают от середины вала. Давление на обкладку, оказываемое бинтовкой, вытесняет пузыри воздуха к концам вала, обеспечивает прочное соединение листов резиновой смеси в обкладке, пре­дупреждая отвисание обкладки и перевулкацизацию наружных ее слоев.

Обложенные резиновой смесью и опрессованные бинтом валы направляются на вулканизацию.

Вулканизация

При вулканизации резиновое покрытие вала обогревается с двух сторон: с наружной — от вулканизационной среды, с внутренней — от металлической стенки вала. Ввиду большой толщины резинового покрытия разогрев различных его слоев происходит неравномерно: быстрее всего на­греваются наружные слои, медленнее — внутренние.

Наибольшее распространение получила вулканизация покрытия вала в автоклавах в среде насыщенного пара. В процессе вул­канизации влажный бинт, покрывающий изделие, дает усадку, при этом натяжение бинта усиливается, создается значительное давление на резиновое покрытие, что обеспечивает дополнитель­ную его опрессовку. Бинт в известной мере заменяет форму и защи­щает изделие от действия вулканизационной среды.

В настоящее время созданы установки для вулканизации валов в автоклавах в среде перегретой воды при давлении до 2 МПа, в которых усилие опрессовки приближается к оптимальному.

Механическая обработка
Резиновые покрытия валов после вулканизации, как правило, подвергаются механической обработке, которая включает механическую проточку на токарном станке верхнего слоя покрытия
специальными резцами и последующую шлифовку.

Шлифовку проводят на специальных станках или на тех же токарных с помощью шлифовальных устройств, укрепляемых в суппорте станка. По окончании шлифования вал обдувают сжатым воздухом и направляют на участок контроля, где производят проверку размеров покрытия, твердости, монолитности и наличия поверхностных дефектов.