CN109130267A - 一种负重轮的制备方法 - Google Patents

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王益庆
沈家锋
孙思佳
张立群
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Abstract

本发明公开了一种负重轮的制备方法，其具体步骤为负重轮的结构为负重轮轮辋和负重轮橡胶挂胶层组成，负重轮橡胶挂胶层主要以橡胶弹性体为基体，内含钢丝、短纤维等材料作为骨架材料。骨架材料由磁力定形和定位在模具中，将橡胶弹性体加热填充到负重轮橡胶挂胶层模具中，成型得到负重轮橡胶挂胶层。本发明的方法工艺简单，磁定位技术简化了负重轮橡胶挂胶层制备工艺，可操作性强，易于工业化。

Description

一种负重轮的制备方法
技术领域
本发明涉及一种负重轮的制备方法，主要应用于制备坦克负重轮，服务于坦克制造业。
背景技术
坦克装甲车辆的出现，促进了履带式车辆的发展，坦克装甲车辆是20世纪战争发展与科技进步的产物。坦克是集火力、高度机动性、防护等多功能于一体的履带式车辆武器系统。坦克凭其强大的火力、高度的越野机动性和坚强的装甲防护能力，一经出现便将人类带入机械化战争的新时代，因此，被人们冠以“陆战之王”的美誉。
坦克负重轮作为坦克的重要组成，其性能优良决定了坦克的寿命，而坦克负重轮经常运行在恶劣的受力环境下，所以负重轮橡胶会产生疲劳损坏、机械损坏和热损坏，而疲劳损坏和热损坏都与负重轮橡胶挂胶层的温升性能有关。
因而如何改善负重轮橡胶挂胶层温升性能，损耗大，维护费用高等一系列问题是研究负重轮的重要方向。采用负重轮的制备工艺，受限于贴合技术、人为影响因素等影响，都会影响负重轮的性能。
本申请提出的目的是为了解决负重轮传统工艺繁琐、钢丝、短纤维等金属材料与橡胶材料粘合难等问题，本申请提出了采用磁定位金属骨架材料固定在模具中的方法，成型方式采用注射、注压、浇注等成型的方法完成负重轮橡胶挂胶层的制备，大大简化了负重轮的繁琐工艺，可实现自动化生产，提高了生产效率。
发明内容
本发明公开了一种负重轮的制备方法，负重轮的结构为负重轮轮辋和负重轮橡胶挂胶层组成，负重轮橡胶挂胶层主要以弹性体为基体，内含磁性材料作为骨架材料。骨架材料由磁力定形和定位在模具中，将弹性体加热填充到负重轮橡胶挂胶层模具中，成型得到负重轮橡胶挂胶层。具体包括以下步骤：
依托边界定位条件，通过磁力将骨架材料定形和定位在负重轮橡胶挂胶层模腔中，完成骨架材料的整体定位。
将弹性体加热填充到负重轮橡胶挂胶层模具中，脱模，得到负重轮橡胶挂胶层；
负重轮橡胶挂胶层与负重轮轮辋通过螺栓、粘合连接得到负重轮。
所述的负重轮的制备方法，其特征在于橡胶挂胶层中骨架材料为一体结构，骨架材料中有磁性物质，与磁性元件作用，形成骨架材料内部张力，再依托骨架内部边界条件和模腔边界条件实现定位，完成骨架材料在模腔与负重轮橡胶挂胶层成品中的定形和定位。
所述的负重轮的制备方法，其特征在于：骨架材料可含有钢丝、短纤维、铜丝等磁性物质，或者以上两种或多种磁性物质组成。
所述的负重轮的制备方法，其特征在于：其成型方式有注压成型、浇注成型或注射成型。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于所用的弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体天然橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶等，或者以上两种或多种磁性物质组成。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于：所制备的坦克负重轮可着颜色：黑色、白色、彩色。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于：所制备好的坦克负重轮可直接应用，也可在坦克负重轮表面涂敷一层采用高填充白炭黑复合的弹性体材料。
上述工艺可具体实施方案如下：
(1)通过磁力将骨架材料定形与定位在负重轮橡胶挂胶层模具中。
(2)模具内壁喷涂一层0.1～0.5mm厚的脱模剂，将弹性体加热到80～170℃，开动注射机、浇注机或者注压机将弹性体注入模具中，注满模具保持压力0.1～30MPa，保温80～170℃，5～60min出模；
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于负重轮橡胶挂胶层骨架材料整体编织成一体的结构，骨架材料中加入短纤维、铜丝、钢丝等磁性材料，经过浸粘合剂进行预处理后，与模具磁性元件形成张力完成骨架材料定形定位。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于骨架材料与模具间磁力吸附固定，可为多点固定，也可为面配合固定。骨架材料可为全钢结构、也可与其他纤维复合、或是钢丝等磁性材料复合使用。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于：模具中磁性元件为电磁力元件或永磁力元件，磁力可控。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于所用的弹性体可以为天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体或热固性聚氨酯弹性体，或者上述两种或多种弹性体的混合。。
所述的坦克负重轮的制备方法，其特征在于：所用的成型方式为螺杆注射机注射成型、浇注机浇注成型，注压机注压成型。
本申请不同于其他负重轮制备方法，本申请所制备的负重轮橡胶挂胶层中骨架材料是整体编织成一体的结构，采用磁定位的方式将骨架材料中的钢丝、铜丝等金属元件定位在固定的位置，完成骨架材料的整体定位。再利用骨架材料中加入磁性材料，与模具外磁性元件作用，形成骨架张力，从而完成负重轮橡胶挂胶层的整体骨架材料的定形和定位，大大简化了负重轮生产过程中的繁琐步骤，以及负重轮质量受人为因素影响大等问题。本申请创造性提出了负重轮所用到的金属元件等骨架材料通过编织的方式完成负重轮橡胶挂胶层中骨架材料的编织。
本申请是通过磁定位完成，钢丝、短纤维等金属元件完成整体定位，其他骨架材料依靠磁力元件完成固定点的张力，从而完成骨架材料的定形和定位，弹性体通过加热注入到模具中成型得到负重轮橡胶挂胶层。
本申请提出的骨架材料整体编织结构，这主要是为了简化传统工艺中的骨架材料的贴合问题，比现有的负重轮橡胶挂胶层的骨架材料定位方式更加方便。采用磁定位的方式制备负重轮橡胶挂胶层，很好的解决了骨架材料的定位以及注射过程中骨架材料发生位移等问题。这样的目的就是为了简化制备负重轮的工艺，实现负重轮的自动化，大大提高了生产效率和节约负重轮成本。
整个模具中含有磁力组件，可由永磁力组件或者电磁力组件构成，通过调节磁力大小，完成对负重轮橡胶挂胶层骨架材料的准确定位和偏移复位。
通过磁定位加注射成型的方式，有效降低了负重轮机械损坏和热损坏、疲劳损耗等问题。
本发明的有益效果
一种负重轮的制备方法，采用磁定位技术很好的解决了复杂制品的骨架材料定位问题，大大简化生产工艺和降低了生产成本，具有十分广泛的经济效益和社会效益。
此法的优点在于：
(1)本发明的方法工艺简单，磁定位技术简化了负重轮制备工艺。
(2)节省了人力成本，大大降低了负重轮生产成本。
(3)制备工艺可操作性强，易于工业化和实现连续化生产。
(4)适用于负重轮领域生产推广。
(5)所得负重轮耐磨性，表面涂敷层可进行即时修复，延长负重轮使用寿命，节约资源，提高效率。
具体实施方式
本发明的实施设备均为常规设备，所有性能测试标准均按照相应的国家标准进行。
对比例1
采用传统工艺和以天然橡胶为原料，制备负重轮橡胶挂胶层。
实施例1
将天然橡胶与丁苯橡胶以65：35质量比例配置的混炼胶加热到120℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.04mm，电磁力为0.4T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力1.5MPa，保温150℃，1h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高62％，动态损耗因子值降低45％。
实施例2
将氢化丁腈橡胶混炼胶加热到100℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力为1T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.1MPa，保温160℃，1h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高65％，动态损耗因子值降低46％。
实施例3
将丁腈橡胶混炼胶加热到110℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.02mm，电磁力为1.5T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.5MPa，保温160℃，1h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高60％，动态损耗因子值降低45％。
实施例4
将乙丙橡胶加热到120℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.05mm，电磁力为1.5T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.8MPa，保温160℃，1h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高52％，动态损耗因子值降低35％。
实施例5
将氯丁橡胶加热到130℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.04mm，电磁力为1T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.1MPa，保温160℃，0.5h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高49％，动态损耗因子值降低34％。
实施例6
将异戊橡胶加热到115℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.06mm，电磁力为1.2T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.1MPa，保温150℃，0.5h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高53％，动态损耗因子值降低34％。
对比例2
采用聚氨酯为原料，以传统工艺制备聚氨酯浇注负重轮橡胶挂胶层。
实施例7
将聚己二酸-1,4-丁二醇与二苯基甲烷-4，4-二异氰酸酯质量比为100：35制备成预聚体，加热到150℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.01mm，电磁力为0.8T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.1MPa，保温80℃，20min后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。在负重轮橡胶挂胶层基体表面上涂覆0.05mm厚的三氯异氰脲酸以甲乙酮为溶剂的溶液进行表面处理1h，其中三氯异氰脲酸质量份数为20％，再涂覆含有白炭黑的轮胎基体所用的聚氨酯弹性体，涂层厚度为1mm时完成涂覆，白炭黑质量为聚氨酯弹性体干含量(不包含白炭黑)的200％，放置170℃烘房处理0.5h，得到含有涂敷层的负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高55％，动态损耗因子值降低38％。
实施例8
将聚己内酯二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯以质量比为100：48制备成预聚体，加热到120℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.3mm，电磁力为0.6T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力0.1MPa，保温80℃，0.1h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高53％，动态损耗因子值降低35％。
实施例9
将聚碳酸酯二醇与氢化苯二亚甲基二异氰酸酯以质量比为100：44制备成预聚体，加热到100℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.08mm，电磁力为1.3T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力2MPa，保温170℃，0.3h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高52％，动态损耗因子值降低32％。
实施例10
将聚醚多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯以质量比为100：38制备成预聚体，加热到135℃，模具内将骨架材料定位在负重轮橡胶挂胶层模具中，定位偏差为0.2mm，电磁力为1.2T，骨架材料采用层叠网片结构编织，开动注射机注射到负重轮橡胶挂胶层模具中，注满模具保持压力3MPa，保温150℃，0.4h后出模，得到负重轮橡胶挂胶层。在履带垫基体表面上涂覆0.5mm厚的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯进行表面处理0.2h，再涂覆含有白炭黑的丁腈橡胶，涂层厚度为1.2mm时完成涂覆，白炭黑质量为丁腈橡胶干含量的(不包含白炭黑)80％，放置170℃烘房处理1.2h，得到含涂敷层履带垫。所制备的负重轮橡胶挂胶层使用寿命提高55％，动态损耗因子值降低34％。

Claims (4)

1.一种负重轮的制备方法，其特征在于：负重轮的结构为负重轮轮辋和负重轮橡胶挂胶层组成，负重轮橡胶挂胶层以弹性体为基体，内含磁性材料作为骨架材料；骨架材料由磁力定形和定位在模具中，将弹性体加热填充到负重轮橡胶挂胶层模具中，成型得到负重轮橡胶挂胶层；(3)负重轮橡胶挂胶层与负重轮轮辋通过黏合或螺栓连接得到负重轮。
2.根据权利要求1所述的负重轮的制备方法，其特征在于：橡胶挂胶层中骨架材料为一体结构，骨架材料中有磁性物质，与磁性元件作用，形成骨架材料内部张力，再依托骨架内部边界条件和模腔边界条件实现定位，完成骨架材料在模腔与负重轮橡胶挂胶层中的定形和定位。
3.根据权利要求1所述的负重轮的制备方法，其特征在于：其成型方式有注压成型、浇注成型或注射成型。
4.根据权利要求1所述的负重轮的制备方法，其特征在于：所用的弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热固性聚氨酯弹性体天然橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶，或者以上两种或多种弹性体组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1227161A (zh) * 1997-11-28 1999-09-01 皮雷利轮胎股份公司 轮胎的制造方法
CN103241061A (zh) * 2013-05-16 2013-08-14 哈尔滨第一机械集团有限公司 一种行走系统用负重轮

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