CN106239792A - 一种负重轮及其铸压工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负重轮及其铸压工艺，包括橡胶条的制备、金属轮体的表面处理、胶粘层的施工工艺、负重轮的成型。同时还公开了由该铸压工艺制备的负重轮。本发明通过对金属轮体的外表面采用喷砂和硅烷偶联剂处理，然后通过多次涂覆设置胶粘层，最后采用300‑330吨位的液压机进行一次性硫化成型，有效地解决了金属轮体与橡胶层粘结力差以及金属轮体外圈表面的橡胶层容易分层、内部不密实和硫化不均匀的问题。且采用该铸压工艺，免去了缠绕法的复杂工序，简化了工序，提高了生产效率。

Description

一种负重轮及其铸压工艺
技术领域
本发明属于负重轮加工技术领域，具体是涉及一种负重轮及其铸压工艺。
背景技术
目前，工程车辆主要有轮式和履带式两种车型。针对不同的地形，需要采用不同的车型进行作业。轮式车辆适用于地形较平，地表较硬的普通地面。履带式车辆适用于地表松软，地形恶劣的地面。履带轮是一种兼有轮胎和履带特点的特殊行走装置，主要用于解决车辆在滩涂、沼泽、沙漠、田地、冰雪、砾石等复杂恶劣地形中通过性不好的问题；相比整体式履带，履带轮具有更好的地形适应能力和较小的转向半径；相比普通轮胎，履带轮具有更大的接地面积和更小的接地比压的优点，且附着性、通过性、平顺性、稳定性和牵引性都有较大提升。
履带车辆负重轮是履带轮的重要组成部分，其是在金属轮体的外圈包覆一定厚度的橡胶，起着承载、支撑、传动及缓冲等作用，是履带车辆的重要部件。履带车辆负重轮使用条件苛刻，要求承受很高的载荷、周期性应变和复杂的使用环境，负重轮的性能直接影响履带车辆的机动性、速度和耐久可靠性能。履带车辆负重轮的外挂橡胶胎体必须具备优良的耐高、低温、耐天候老化、臭氧老化、耐曲挠疲劳性能和金属轮体与外挂胎体材料间优良的粘合性能。
国内现有的履带车辆负重轮采用在金属轮体的外圈包覆一定厚度的橡胶的结合结构，该结构现有的成型方法主要采用缠绕法，缠绕法是人工将橡胶条缠绕在经喷砂和涂刷胶黏剂后的金属轮体外圈，通过一定压力固定在模腔内，每次硫化只能硫化橡胶条的一段，需要多次合模硫化才能完成整条橡胶条的硫化工艺，整条橡胶需要经过多次叠加硫化成型，导致负重轮存在橡胶分层、内部不密实、粘合强度低和硫化不均匀的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目在于提供一种铸压工艺，以解决现有技术存在橡胶分层、内部不密实、硫化不均匀和与金属轮体的粘结强度低的问题，同时，还提供了一种通过该铸压工艺成型的负重轮。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铸压工艺，该铸压工艺包括以下步骤：
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以质量比为100：(0.5-1.5)在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料；然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成2000-3000mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体外表面进行喷砂处理，然后使用硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置10-30min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，具体包括，先涂覆第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成30min-60min后再涂覆第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成60-480min后涂覆第三胶黏剂，然后在室温下静置60-480min即可，所述胶粘层的厚度为0.3-1.5mm；
步骤四：负重轮的成型：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于300-330吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为20-30Mpa，温度为120-180℃的条件下硫化60-85min，使橡胶与金属轮体紧密粘合，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得到带有橡胶的负重轮。
优选地，其中还包括将步骤四中所述脱模取出的负重轮在温度为90-120℃烘箱中熟化2-3h的步骤。
优选地，其中步骤一所述的混炼胶料的可塑度为0.35-0.55。
优选地，其中所述硅烷偶联剂为KH-560硅烷偶联剂和KH-550硅烷偶联剂的丙酮溶液，且所述硅烷偶联剂的质量百分比浓度为0.5wt％-1.5wt％，且所述KH-550硅烷偶联剂与KH-560硅烷偶联剂的质量比为3:2。
优选地，其中所述金属轮体表面具有厚度为0.02-0.1mm的硅烷偶联剂。
优选地，其中所述第一胶黏剂为热固性树脂，其含量为25-35wt％，粘度为10-30s；第二胶黏剂和第三胶黏剂为氯丁胶乳与氯化橡胶的混合物，且所述第二胶黏剂和第三胶黏剂的含量均为10-20％左右，以及粘度均为40-80s。
所述热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂或有机硅树脂中的一种；所述氯丁胶乳与氯化橡胶的质量比为3:2。
优选地，其中所述第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂依次形成的底胶层、第一面胶层和第二面胶层，且所述底胶层、第一面胶层和第二面胶层的厚度分别为：0.05-0.3mm、0.1-0.6mm和0.15-0.6mm。
基于上述提供的负重轮的铸压工艺，本发明还提供了一种由上述任一项所述铸压工艺制备的负重轮，所述负重轮包括从里到外依次涂设的金属轮体、硅烷偶联剂层、胶粘层和橡胶层，且所述胶粘层包括从里到外依次涂设的底胶层、第一面胶层和第二面胶层。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的铸压工艺，通过对金属轮体的外表面采用喷砂和硅烷偶联剂处理，然后通过多次涂覆设置胶粘层，最后采用300-330吨位的液压机进行一次性硫化成型，胶粘层的设置保证了橡胶层与金属轮体的粘结强度，硅烷偶联剂的设置提高了胶粘层与金属轮体的粘结强度，从而进一步提高了橡胶层与金属轮体的粘结强度，采用300-330吨位的液压机，橡胶层在较大的外力作用下整体粘牢在金属轮体上，保证了橡胶层一次性整体硫化，不分层及硫化不均匀的问题；综上所述，通过本发明的铸压工艺制作的负重轮，能有效地解决负金属轮体与橡胶层粘结力差以及金属轮体表面的橡胶层容易分层、内部不密实和硫化不均匀的问题。且采用该铸压工艺，免去了缠绕法的复杂工序，简化了工序，提高了生产效率。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为通过本发明所提供的铸压工艺成型的负重轮结构示意图。
其中，1、金属轮体；2、硅烷偶联剂层；31、底胶层；32、第一面胶层；33、第二面胶层；4、橡胶层。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和具体附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明详述如下：
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以100：(0.5-1.5)的质量 比在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料；然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成2000-3000mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体外表面进行喷砂处理，然后使用硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置10-30min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，具体包括，先涂覆第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成30min-60min后再涂覆第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成60-480min后涂覆第三胶黏剂，然后在室温下静置60-480min即可，所述胶粘层的厚度为0.3-1.5mm；
步骤四：负重轮的成型：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于300-330吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为20-30Mpa，温度为120-180℃的条件下硫化60-85min，使橡胶与金属轮体紧密粘合，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得到带有橡胶的负重轮；其中：
本发明使用的履带混炼胶可以是市购的，实施例中使用的履带混炼胶为济南鲁联集团橡胶制品有限公司生产，型号为501-26的混炼胶，也可以通过现有技术中已知的方法进行制备；
本发明使用的硫化剂为不溶性硫磺、硅烷偶联剂、第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂均为市购，其中所述第一胶黏剂为热固性树脂，具体可以为环氧树脂、聚氨酯树脂或者有机硅树脂中的一种，第二胶黏剂和第三胶黏剂均为氯丁乳胶与氯化橡胶的混合物，且所述氯丁乳胶与氯化橡胶的质量比为(1-6)：1。
实施例1
一种铸压工艺，该铸压工艺包括以下步骤：
生产前准备工作：
配制硅烷偶联剂，以配制1000g为例，将3g的KH-550硅烷偶联剂与2g的KH-560硅烷偶联剂加入到995g的丙酮溶剂中，得到质量百分比浓度为0.5wt％的硅烷偶联剂，待用。
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以100：0.5的质量比在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料； 然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心且可塑度为0.35的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成2000mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体的外表面进行喷砂处理，然后使用配制好的质量百分比浓度为0.5wt％的硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，硅烷偶联剂的厚度为0.02mm，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置10min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，先涂覆含量为25wt％，粘度为10s的第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成30min后再涂覆含量为10wt％，粘度为40s的第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成60min后涂覆含量为10wt％，粘度为40s的第三胶黏剂，然后在室温下静置60min即可，其中所述第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂依次形成的底胶层、第一面胶层和第二面胶层的厚度分别为：0.05mm、0.1mm和0.15mm，即该胶粘层的总厚度为0.3mm；
步骤四：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于300吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为20Mpa，温度为120℃的条件下硫化70min，使橡胶与金属轮体紧密粘合，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得带有橡胶的负重轮；
其中，第一胶黏剂为环氧树脂，第二胶黏剂和第三胶黏剂均为质量比为1:1的氯丁乳胶与氯化橡胶的混合物。
作为第一实施例，通过对金属轮体的外表面采用喷砂和硅烷偶联剂处理，然后通过多次涂覆设置胶粘层，最后采用300吨位的液压机进行一次性硫化成型，所得的带有橡胶层的负重轮不仅其金属轮体与橡胶层粘结力强，且金属轮体表面的橡胶层也不分层、内部密实和硫化均匀。
实施例2：
一种铸压工艺，该铸压工艺包括以下步骤：
生产前准备工作：
配制硅烷偶联剂，以配制1000g为例，将6g的KH-550硅烷偶联剂与4g的KH-560硅烷偶联剂加入到990g的丙酮溶剂中，得到质量百分比浓度为1wt％的硅烷偶联剂，待用。
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以100：1.0的质量比在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料； 然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心且可塑度为0.45的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成2500mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体的外表面进行喷砂处理，然后使用配制好的质量百分比浓度为1.0wt％的硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，硅烷偶联剂的厚度为0.06mm，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置20min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，先涂覆含量为30wt％，粘度为20s的第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成45min后再涂覆含量为15wt％，粘度为60s的第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成250min后涂覆含量为15wt％，粘度为60s的第三胶黏剂，然后在室温下静置300min即可，其中所述第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂依次形成的底胶层、第一面胶层和第二面胶层的厚度分别为：0.15mm、0.3mm和0.3mm，即该胶粘层的总厚度为0.75mm；
步骤四：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于315吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为25Mpa，温度为146℃的条件下硫化68min，使橡胶与金属轮体紧密粘合，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得带有橡胶的负重轮；
其中，第一胶黏剂为聚氨酯树脂，第二胶黏剂和第三胶黏剂均是质量比为3:2的氯丁乳胶与氯化橡胶的混合物。
作为第二实施例，通过对金属轮体的外表面采用喷砂和硅烷偶联剂处理，然后通过多次涂覆设置胶粘层，最后采用315吨位的液压机进行一次性硫化成型，所得的带有橡胶层的负重轮不仅其金属轮体与橡胶层粘结力强，且金属轮体表面的橡胶层也不分层、内部密实和硫化均匀。
实施例3：
一种铸压工艺，该铸压工艺包括以下步骤：
生产前准备工作：
配制硅烷偶联剂，以配制1000g为例，将9g的KH-550硅烷偶联剂与6g的KH-560硅烷偶联剂加入985g的丙酮溶剂中，得到质量百分比浓度为1.5wt％的硅烷偶联剂，待用。
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以100：1.5的质量比在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料； 然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心且可塑度为0.55的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成3000mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体的外表面进行喷砂处理，然后使用配制好的质量百分比浓度为1.5wt％硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，硅烷偶联剂的厚度为0.1mm，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置30min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，先涂覆含量为35wt％，粘度为30s的第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成60min后再涂覆含量为20wt％，粘度为80s的第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成480min后涂覆含量为20wt％，粘度为80s的第三胶黏剂，然后在室温下静置480min即可，其中所述第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂依次形成的底胶层、第一面胶层和第二面胶层的厚度分别为：0.3mm、0.6mm和0.6mm，即该胶粘层的总厚度为1.5mm；
步骤四：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于330吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为30Mpa，温度为180℃的条件下硫化65min，使橡胶与金属轮体紧密粘合，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得带有橡胶的负重轮；
其中，第一胶黏剂为有机硅树脂，第二胶黏剂和第三胶黏剂均为质量比为2:1的氯丁乳胶与氯化橡胶的混合物。
作为第三实施例，通过对金属轮体的外表面采用喷砂和硅烷偶联剂处理，然后通过多次涂覆设置胶粘层，最后采用330吨位的液压机进行一次性硫化成型，所得的带有橡胶层的负重轮不仅其金属轮体与橡胶层粘结力强，且金属轮体表面的橡胶层也不分层、内部密实和硫化均匀。
实施例4：
实施例1-3中，所获得的橡胶层的物理机械性能稳定性稍差些，作为另一种优先方式，在实施例1-3的基础上，把步骤四中脱模取出的负重轮在温度为90-120℃烘箱中熟化2-3h，使得负重轮中的橡胶层具有更加稳定的物理机械性能。
本发明所提供的铸压工艺成型所得的负重轮，如图1所示，其中负重轮包括从里到外依次涂设的金属轮体1、硅烷偶联剂层2、胶粘层和橡胶层4，其中胶粘层包括从里到外依次涂设的底胶层31、第一面胶层32和第二面胶层33， 通过硅烷偶联剂层2和胶粘层的设置，大大提高了橡胶层4与金属轮体1的粘结力，提高了产品质量，延长了其使用寿命。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种铸压工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、橡胶条的制备：将履带混炼胶与硫化剂以质量比为100：(0.5-1.5)在开炼机上薄通，使得履带混炼胶与硫化剂混合均匀且排除气泡，得到橡胶混合料；然后通过橡胶挤出机对橡胶混合料进行预成型，得到圆柱实心的混炼胶料，并将所述混炼胶料切割成2000-3000mm的橡胶条；
步骤二、金属轮体的表面处理：将金属轮体外表面进行喷砂处理，然后使用硅烷偶联剂清洗喷砂处理后的金属轮体，彻底清除金属轮体表面的灰尘、油污和锈垢，静置10-30min待用；
步骤三：胶粘层的施工工艺：采用刷涂或喷涂的方法于步骤二所得金属轮体的外表面均匀涂覆胶粘层，具体包括，先涂覆第一胶黏剂，于所述第一胶黏剂涂覆完成30min-60min后再涂覆第二胶黏剂，再次于所述第二胶黏剂涂覆完成60-480min后涂覆第三胶黏剂，然后在室温下静置60-480min即可，所述胶粘层的厚度为0.3-1.5mm；
步骤四：负重轮的成型：将步骤三中所得的粘接有胶粘层的金属轮体置于300-330吨位的液压机的模具腔内，然后将步骤一所得到的橡胶条摆放在所述模具腔内且置于带有胶粘层的金属轮体的外圈，在压力为20-30Mpa，温度为120-180℃的条件下硫化60-85min，使橡胶与金属轮体紧密粘合成一体，最后将模具腔内的硫化件冷却脱模取出，即得到带有橡胶的负重轮。
2.根据权利要求1所述的铸压工艺，其特征在于：还包括将步骤四中所述脱模取出的负重轮在温度为90-120℃烘箱中熟化2-3h的步骤。
3.根据权利要求1-2所述的铸压工艺，其特征在于：步骤一所述的混炼胶料的可塑度为0.35-0.55。
4.根据权利要求1所述的铸压工艺，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-560硅烷偶联剂和KH-550硅烷偶联剂的丙酮溶液，且所述硅烷偶联剂的质量百分比浓度为0.5wt％-1.5wt％，且所述KH-550硅烷偶联剂与KH-560硅烷偶联剂的质量比为3:2。
5.根据权利要求1所述的铸压工艺，其特征在于：所述金属轮体表面具有厚度为0.02-0.1mm的硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的铸压工艺，其特征在于：所述第一胶黏剂为热固性树脂，其含量为25-35wt％，粘度为10-30s；第二胶黏剂和第三胶黏剂均为氯丁胶乳与氯化橡胶的混合物，且所述第二胶黏剂和第三胶黏剂的含量均为10-20wt％，以及粘度均为40-80s。
7.根据权利要求6所述的铸压工艺，其特征在于：所述热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂或有机硅树脂中的一种；所述氯丁胶乳与氯化橡胶的质量比为3:2。
8.根据权利要求1所述的铸压工艺，其特征在于：所述第一胶黏剂、第二胶黏剂和第三胶黏剂依次形成底胶层、第一面胶层和第二面胶层，且所述底胶层、第一面胶层和第二面胶层的厚度分别为：0.05-0.3mm、0.1-0.6mm和0.15-0.6mm。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的铸压工艺制备的负重轮，其特征在于：所述负重轮包括从里到外依次涂设的金属轮体、硅烷偶联剂层、胶粘层和橡胶层，且所述胶粘层包括从里到外依次涂设的底胶层、第一面胶层和第二面胶层。
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