CN105500572A - 一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硫化氟橡胶金属粘接件领域，具体为一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法。采用灌注的硅橡胶夹具，并应用于硫化氟橡胶金属粘接件，与传统的硫化氟橡胶与金属骨架冷粘合技术相比，不需要设计制造专用金属夹具，只要灌注硅橡胶胶料就能进行加压，不受产品结构的限制，尤其是简单结构粘接件，粘接压力均匀一致，粘接强度稳定，有效地减小脱层、气泡等质量缺陷。针对曲面结构粘接件采用硅橡胶夹具和金属夹具进行对比试验，实现硅橡胶夹具固化成型技术在复杂结构橡胶金属复合件上的应用，适合于硫化氟橡胶金属粘接件成型，工装投入成本低，且加工效率高。

Description

一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法
技术领域
本发明涉及硫化氟橡胶金属粘接件领域，具体为一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法。
背景技术
粘合是橡胶工艺中的一项专门技术，随着新型合成粘合材料和粘合方法的发展，粘合工艺在各个工业部门的应用也越来越广泛。
橡胶的粘合目前主要有硬质胶法、镀铜法、胶粘剂法(包括浸胶法)和直接粘合法四种。胶粘剂法是当前最常用的一种方法，它能将不易粘合的橡胶与橡胶以及橡胶与其它材料牢固地合在一起，且能得到性能优良的粘合件，解决硬质胶法、镀铜法无法解决的问题，在粘合工艺中得到广泛的应用。
粘合可分为热粘合法和冷粘合法，热粘合法是使橡胶在热硫化过程中与金属结合，冷粘合法是利用胶粘剂使硫化胶与金属结合。安装座属于冷硫化粘合，硫化氟橡胶与金属冷粘合工艺相对复杂，适宜的胶粘剂牌号较少，工艺方法也相对复杂。
目前橡胶金属复合件一直采用金属夹具加压固化成型，粘接过程中存在橡胶件与金属(安装座)不完全吻合现象，给粘接带来困难，即使采用强制牵引橡胶粘接，也出现偏移和脱胶现象，加之粘接夹具数量不足，时常制约节点任务的完成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法，从根本上解决目前航空发动机上的硫化氟橡胶金属粘接件，使用金属夹具加压方法在粘接过程中存在的橡胶件与金属(安装座)不完全吻合，局部脱胶等问题，引进硅橡胶夹具，最终实现工程化应用。
本发明的技术方案：
一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法，采用灌注的硅橡胶夹具，并应用于硫化氟橡胶金属粘接件，其中：
硅橡胶夹具制造工艺如下：
(1)模框制作：模框的四壁、底面距离原型20～30mm，模框上顶面距原型40～50mm，即模框侧面挡板的高度为原型的高度加60～80mm，以保证真空脱泡时硅橡胶胶料不会溢出；
(2)原型放置：原型为金属骨架和硫化氟橡胶粘接结构，原型在模框中的放置，灌注时使整个原型位于分型面的下方；
(3)混合：将液体硅橡胶、硅橡胶固化剂及空心玻璃微珠按100：10：(11～30)重量比例计量、混合、真空预脱泡，形成硅橡胶胶料；
(4)抽真空：将盛有硅橡胶胶料的容器放入真空硫化机内进行真空预脱泡5～10min；
(5)灌注：将抽过真空的硅橡胶胶料灌注到已固定好原型的模框中，晾置至少1小时或真空脱泡；
(6)固化；
(7)分割及修型；
硫化氟橡胶金属复合件的粘接工艺如下：
(1)金属骨架吹砂：将金属骨架用橡胶工业用溶剂油清洗后，粘接表面吹砂，其余面保护；
砂型：石英砂或刚玉砂；
粒度：20目～60目；
风压：0.2MPa～0.3MPa；
(2)打磨：将硫化氟橡胶粘接面用砂布打磨成粗糙表面；
(3)清洗：吹砂和打磨后分别用汽油和丙酮各清洗一次，然后室温晾置15～30min；
(4)胶粘剂：采用硫化氟橡胶与金属通用胶粘剂；
(5)涂胶粘剂：硫化氟橡胶表面干燥以后，涂一层胶粘剂，室温晾置15min后放在150℃±3℃的烘箱中烘20～40min取出，冷却后再涂2～3遍胶粘剂，两次涂胶粘剂之间在室温下晾置15min～20min；
(6)粘合：将涂好胶粘剂的硫化氟橡胶仔细地粘在金属骨架上，粘合时从一端逐渐贴合，排除气体；
(7)装夹：将贴合好的粘接件装入硅橡胶夹具中，上下吻合后再用G型夹拧紧，使其受力均匀；
(8)烘箱固化：120℃±3℃的烘箱中保持2～4h，固化时间到达后，将带有夹具的零件取出，自然冷却至室温，分解夹具，取出零件。
所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(2)中，采用细绳悬挂法通过插入通孔、盲孔的金属型芯吊住原型，或者使用废弃的硅橡胶块支撑原型；分型面选取好后，采用透明胶带粘贴在分型面上，在透明胶带边缘涂上颜色。
所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(3)中，为了计算所用硅橡胶胶料的总重量，先测出模框的长a、宽b、高c，单位：cm；然后按公式G＝a×b×c×1.1，单位：g，计算出所需的硅橡胶胶料重量，再按配比分配液体硅橡胶、硅橡胶固化剂的用量；先将液体硅橡胶放入容器内，再将称好的硅橡胶固化剂逐步加入，充分搅拌混合液体硅橡胶、硅橡胶固化剂，至少搅拌5min，再加入空心玻璃微珠，至少搅拌20min。
所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(5)中，硅橡胶胶料灌注入模箱后，进行二次真空脱泡，脱泡时间5～10min。
所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(6)中，在室温下固化24h。
所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(7)中，分割及修型在用刀剖开夹具的时候，手术刀的行走路线是刀尖走直线，刀尾走曲线，使硅橡胶胶料模的分模面形状成不规则锯齿形，确保上下模合模时准确定位。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明与传统的硫化氟橡胶与金属骨架冷粘合技术相比，不需要设计制造专用金属夹具，只要灌注硅橡胶胶料就能进行加压，不受产品结构的限制，尤其是简单结构粘接件，粘接压力均匀一致，粘接强度稳定，有效地减小脱层、气泡等质量缺陷。在现场进行相似件应用后，效果很好，性能及状态稳定。
2、本发明采用特定的硫化氟橡胶与金属粘接制造方法，具有广阔的应用前景和推广价值，该工艺为科研试验室及中小规模产品生产单位生产高质量胶接件，提供可靠的保证，可以推广到其他相似橡胶产品粘合成型技术上。
3、本发明引进硅橡胶夹具，解决橡胶不吻合，局部脱胶问题，新结构硅橡胶夹具设计和灌注制造技术存在技术难点。针对曲面结构粘接件采用硅橡胶夹具和金属夹具进行对比试验，实现硅橡胶夹具固化成型技术在复杂结构橡胶金属复合件上的应用，并将试验结论推广至其他同类型产品中。
4、本发明引进硅橡胶夹具加压成型技术，适合于硫化氟橡胶金属粘接件成型，工装投入成本低，且加工效率高。
附图说明
图1本发明安装座组件示意图。图中，1金属骨架；2硫化氟橡胶。
具体实施方式
在具体实施过程中，橡胶与金属的粘合过程主要有金属表面处理、涂胶工艺、加压成型固化，根据理论分析，造成粘接质量不一致的主要原因是：金属表面处理、涂胶工艺和加压成型固化方法不当。尤其针对复杂的曲面结构加压固化方法最为重要，夹具与橡胶表面的吻合性直接影响制品粘接质量。因此，本发明重点针对加压(金属夹具、硅橡胶夹具)成型固化工艺进行试验，创新点是灌注硅橡胶夹具并应用于硫化氟橡胶金属粘接件，对硅橡胶胶料灌注工艺和加压固化工艺方法，进行对比试验确定相应工艺参数，最终解决粘接质量不稳定现象。
本发明硫化氟橡胶金属复合件制造方法，主要流程如下：
1、硅橡胶夹具工艺流程：模框制作→原型放置→混合→抽真空→灌注→固化→分割修整；
2、粘接工艺流程：吹砂→打磨→清洗→配胶→涂胶→粘合→装夹→固化。
本发明中，硅橡胶夹具制造工艺如下：
(1)模框制作：通常模框的四壁、底面距离原型20～30mm(视原型大小而定)；模框上顶面应距原型40～50mm，即模框侧面挡板的高度为原型的高度加60～80mm，以保证真空脱泡时硅橡胶胶料不会溢出。模框尺寸较小虽然可以节省硅橡胶胶料，降低成本，但不利于硅橡胶胶料的灌注；模框尺寸较大，既增加成本又不利于脱模。
(2)原型放置：如图1所示，原型为金属骨架1和硫化氟橡胶2粘接结构。原型在模框中的放置直接影响硅橡胶胶料的灌注质量，灌注时尽量使整个原型位于分型面的下方。采用细绳悬挂法常通过插入通孔、盲孔的金属型芯吊住原型件，也可使用废弃的硅橡胶块支撑原型，这种方法还可以充分降低制作成本。分型面选取好后，可采用透明胶带粘贴在分型面上，为便于以后分割夹具，胶带需保留一定的宽度。为便于切割时能清楚地看到分割线，可在透明胶带边缘涂上颜色(该方法适用于一次灌注成型的硅橡胶夹具)。
(3)混合：将液体硅橡胶、硅橡胶固化剂(如：缩聚型双组份硅橡胶(RTV-2)交联剂、加成型液体硅胶(RTV-630)等)及空心玻璃微珠(主要成分硼硅酸盐，一般粒度为10～50μm，壁厚为1～2μm)按100：10：(11～30)重量比例计量、混合、真空预脱泡，形成硅橡胶胶料。为了计算所用硅橡胶胶料的总重量，应先测出模框的长a、宽b、高c(单位：cm)，然后按公式G＝a×b×c×1.1(单位：g)计算出所需的硅橡胶胶料重量，再按配比分配液体硅橡胶、硅橡胶固化剂的用量，用量一定要考虑到容器的残留量。先将液体硅橡胶放入容器内，再将称好的硅橡胶固化剂逐步加入，充分搅拌混合液体硅橡胶、硅橡胶固化剂，混合搅拌时尽量减少空气的混入，搅拌速度宜慢，至少搅拌5min(一般为10～30min)，再加入空心玻璃微珠，至少搅拌20min(一般为30～60min)。
(4)抽真空：将盛有硅橡胶胶料的容器放入真空硫化机内进行真空预脱泡5～10min。混合后硅橡胶胶料中的气泡在浇注入模框前需进行预脱泡，预脱泡主要是除去胶料搅拌时混入的空气及部分反应产物。如处理不当，在二次脱泡时可能由于还存在大量气泡，气泡上升冲击制作好的透明胶带分模面，影响硅橡胶胶料模的分模准确性。硅橡胶胶料灌注入模箱后，为确保型腔充填完好，进行二次真空脱泡，脱泡的目的是抽出灌注过程中掺入硅橡胶胶料中的气体和封闭于原型空腔中的气体，二次脱泡的时间应比预脱泡时间适当加长，脱泡时间视原型件的形状大小而异，一般为5～10min。
(5)灌注：将抽过真空的硅橡胶胶料直接倒入模框，晾置至少1小时(一般为2～3小时)或真空脱泡。硅橡胶胶料真空脱泡后灌注到已固定好原型的模框中，在灌注过程中应尽量减少空气的混入。灌注是在常压下进行，模箱为敞开的，空气很容易在灌注期间混入胶料。为了提高夹具制造质量，在灌注过程中，应将硅橡胶胶料缓缓倒入，注意不要将硅橡胶胶料倒在工件上，而是沿模框周围填充，让硅橡胶胶料包围工件。
(6)固化：在室温下固化24h(25℃)或更长时间(低于25℃，一般为28～30h)，也可以在100℃的烘箱中硫化1h左右(或在更高温度下硫化较短时间，150～200℃烘箱硫化0.3～0.5h)。一般尽量在室温下硫化，加温硫化会引起硅橡胶胶料收缩。
(7)分割及修型：在用刀剖开夹具的时候，手术刀的行走路线是刀尖走直线，刀尾走曲线，使硅橡胶胶料模的分模面形状成不规则锯齿形，这样可以确保上下模合模时准确定位，避免因合模错位引起的误差，需要结合零件进行修型上下模型。
本发明中，硫化氟橡胶金属复合件的粘接工艺如下：
(1)金属骨架吹砂：将金属骨架用橡胶工业用溶剂油清洗后，粘接表面吹砂，其余面保护。
砂型：石英砂或刚玉砂
粒度：20目～60目
风压：0.2MPa～0.3MPa
(2)打磨：将硫化氟橡胶粘接面用砂布打磨成粗糙表面。
(3)清洗：吹砂和打磨后分别用汽油和丙酮各清洗一次，然后室温晾置20min。
(4)胶粘剂：采用硫化氟橡胶与金属通用胶粘剂FXY-3；
(5)涂胶粘剂：硫化氟橡胶表面干燥以后，涂一层FXY-3胶粘剂，室温晾置15min后放在150℃±3℃的烘箱中烘30min取出，冷却后再涂2～3遍FXY-3胶粘剂，两次涂胶粘剂之间需要在室温下晾置15min～20min。
(6)粘合：将涂好胶粘剂的硫化氟橡胶仔细地粘在金属骨架上，粘合时注意从一端逐渐贴合，排除气体。
(7)装夹：将贴合好的粘接件装入硅橡胶夹具中，上下吻合后再用G型夹拧紧，使其受力均匀。要注意加压夹具和安装坐型面的配合性，确保彼此相互贴合良好。
(8)烘箱固化：120℃±3℃的烘箱中保持3h。固化时间到达后，关闭烘箱电源，将带有夹具的零件取出，自然冷却至室温，分解夹具，取出零件。
实施例结果表明，本发明硅橡胶夹具固化成型技术在橡胶金属复合件上应用，采用硅橡胶夹具加压新技术、新工艺加工的产品粘接质量优于普通金属夹具粘接质量，省去夹具设计制造，节约成本。经过实践，其工艺方案可行，在硫化氟橡胶与金属胶接件生产中应用成功，试制期间粘接强度和粘接面积符合标准要求，推广到其他橡胶金属冷粘接件预计经济效益是可观的。

Claims (6)

1.一种硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，采用灌注的硅橡胶夹具，并应用于硫化氟橡胶金属粘接件，其中：
硅橡胶夹具制造工艺如下：
(1)模框制作：模框的四壁、底面距离原型20～30mm，模框上顶面距原型40～50mm，即模框侧面挡板的高度为原型的高度加60～80mm，以保证真空脱泡时硅橡胶胶料不会溢出；
(2)原型放置：原型为金属骨架和硫化氟橡胶粘接结构，原型在模框中的放置，灌注时使整个原型位于分型面的下方；
(3)混合：将液体硅橡胶、硅橡胶固化剂及空心玻璃微珠按100：10：(11～30)重量比例计量、混合、真空预脱泡，形成硅橡胶胶料；
(4)抽真空：将盛有硅橡胶胶料的容器放入真空硫化机内进行真空预脱泡5～10min；
(5)灌注：将抽过真空的硅橡胶胶料灌注到已固定好原型的模框中，晾置至少1小时或真空脱泡；
(6)固化；
(7)分割及修型；
硫化氟橡胶金属复合件的粘接工艺如下：
(1)金属骨架吹砂：将金属骨架用橡胶工业用溶剂油清洗后，粘接表面吹砂，其余面保护；
砂型：石英砂或刚玉砂；
粒度：20目～60目；
风压：0.2MPa～0.3MPa；
(2)打磨：将硫化氟橡胶粘接面用砂布打磨成粗糙表面；
(3)清洗：吹砂和打磨后分别用汽油和丙酮各清洗一次，然后室温晾置15～30min；
(4)胶粘剂：采用硫化氟橡胶与金属通用胶粘剂；
(5)涂胶粘剂：硫化氟橡胶表面干燥以后，涂一层胶粘剂，室温晾置15min后放在150℃±3℃的烘箱中烘20～40min取出，冷却后再涂2～3遍胶粘剂，两次涂胶粘剂之间在室温下晾置15min～20min；
(6)粘合：将涂好胶粘剂的硫化氟橡胶仔细地粘在金属骨架上，粘合时从一端逐渐贴合，排除气体；
(7)装夹：将贴合好的粘接件装入硅橡胶夹具中，上下吻合后再用G型夹拧紧，使其受力均匀；
(8)烘箱固化：120℃±3℃的烘箱中保持2～4h，固化时间到达后，将带有夹具的零件取出，自然冷却至室温，分解夹具，取出零件。
2.按照权利要求1所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(2)中，采用细绳悬挂法通过插入通孔、盲孔的金属型芯吊住原型，或者使用废弃的硅橡胶块支撑原型；分型面选取好后，采用透明胶带粘贴在分型面上，在透明胶带边缘涂上颜色。
3.按照权利要求1所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(3)中，为了计算所用硅橡胶胶料的总重量，先测出模框的长a、宽b、高c，单位：cm；然后按公式G＝a×b×c×1.1，单位：g，计算出所需的硅橡胶胶料重量，再按配比分配液体硅橡胶、硅橡胶固化剂的用量；先将液体硅橡胶放入容器内，再将称好的硅橡胶固化剂逐步加入，充分搅拌混合液体硅橡胶、硅橡胶固化剂，至少搅拌5min，再加入空心玻璃微珠，至少搅拌20min。
4.按照权利要求1所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(5)中，硅橡胶胶料灌注入模箱后，进行二次真空脱泡，脱泡时间5～10min。
5.按照权利要求1所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(6)中，在室温下固化24h。
6.按照权利要求1所述的硫化氟橡胶金属复合件制造方法，其特征在于，硅橡胶夹具制造工艺的步骤(7)中，分割及修型在用刀剖开夹具的时候，手术刀的行走路线是刀尖走直线，刀尾走曲线，使硅橡胶胶料模的分模面形状成不规则锯齿形，确保上下模合模时准确定位。
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