膠管成型工藝(PPT)

1、膠管成型(chngxng)工藝辛海亮先進(xinjn)制造技術(shù)研究中心第一頁，共二十九頁。目錄(ml)1、橡膠的根本成型工藝(gngy) 2、膠管概述 3、纏繞膠管 第二頁，共二十九頁。1、橡膠的根本(gnbn)成型工藝 生橡膠只是作為橡膠制品的原料，而不能直接應(yīng)用于制品，這是因為生橡膠沒有具備必要的物理-力學性能和化學性能。 生橡膠的特點是：強度低、可塑性大、遇到溶劑那么溶脹進而溶解；生橡膠所具備的彈性受溫度的影響很大，遇冷變硬，遇熱變軟而且發(fā)粘。這是因為生橡膠的分子結(jié)構(gòu)是卷曲的線性結(jié)構(gòu)，這就決定了其具有以上根本性質(zhì)(xngzh)。為了到達工程應(yīng)用的性能，應(yīng)對生橡膠進行一系列的工藝加工。 第

2、三頁，共二十九頁。1、橡膠(xingjio)的根本成型工藝塑煉：生膠塑煉時，置于塑煉機中的生橡膠受到機械剪切力、氧、溫度或塑解劑的作用，產(chǎn)生復雜的物理-化學反響，使其大分子鏈被切斷。生膠塑煉是橡膠制品生產(chǎn)過程中的第一道工序，是后續(xù)各道工序的根底(gnd)，其目的是使生橡膠獲得適合的可塑性，以便滿足其后各個加工工序的工藝要求?；鞜挘簽榱颂岣咧破返奈锢?力學性能、改善橡膠加工工藝性、節(jié)約生橡膠的用量、降低生產(chǎn)本錢等，在生橡膠中按照配方的設(shè)計要求參加各種配合劑，在煉膠機上將各種配合劑均勻地混入到具有一定塑性的塑煉膠或生橡膠中的工藝過程，稱為橡膠的混煉。經(jīng)混煉加工成的膠料，稱為混煉膠。第四頁，共二十九

3、頁。1、橡膠的根本(gnbn)成型工藝壓出：橡膠的壓出是指橡膠膠料在壓出機螺旋桿旋轉(zhuǎn)推動作用之下進一步混煉并不斷壓向機頭，通過制品所需要的口型進行連續(xù)成型的過程，被廣泛應(yīng)用于輪胎面、內(nèi)胎、膠管、膠帶、密封條以及各種各樣復雜斷面形狀或空心制品和半成品的制造。壓延：壓延是將混煉膠料通過專用壓延設(shè)備(shbi)的假設(shè)干對相對旋轉(zhuǎn)的輥筒間隙，使其受到擠壓、延展而成為一定厚度均勻的或一定形狀規(guī)格的膠片。第五頁，共二十九頁。1、橡膠的根本成型(chngxng)工藝硫化：所謂硫化，就是在一定的工藝條件下，將生橡膠轉(zhuǎn)變成彈性橡膠或者硬橡膠的加工過程。硫化還可以解釋為：在加熱條件下，膠料中的生橡膠與硫化劑發(fā)生化

4、學反響，使橡膠由線性結(jié)構(gòu)(jigu)的大分子交聯(lián)成立體網(wǎng)狀的大分子，從而使橡膠膠料的物理-力學性能和化學性能都發(fā)生的明顯改變和質(zhì)的變化，以滿足工程應(yīng)用的工藝過程。配合劑：硫化劑、硫化活性劑、防焦燒劑、填充劑、增塑劑、防老劑、著色劑、發(fā)泡劑、防霉劑、防白蟻劑、增稠劑、增粘劑等。第六頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)2.1 名稱：習慣上膠管按以下方法命名：材料+工藝結(jié)構(gòu)+用途+膠管。如棉線編織耐油膠管。但有些專用膠管也可以按產(chǎn)品用途命名，如鉆探膠管、蒸汽膠管、潛水膠管等。2.2 分類：膠管通常按受壓狀態(tài)、加工方法和骨架層材料、輸送介質(zhì)要求的特性進行分類。 按受壓狀態(tài)分類：耐壓膠管、吸引膠管、

5、耐壓吸引膠管。 按加工方法和骨架層材料分類：編織膠管包括鋼絲編織和纖維編織、纏繞膠管包括鋼絲纏繞、纖維纏繞和簾布(linb)纏繞、夾布膠管、針織膠管和其他膠管。 按輸送介質(zhì)要求的特性分類：耐油膠管、耐酸膠管、耐堿膠管、蒸汽膠管、乙炔膠管、輸氧膠管等。第七頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)2.3 膠管的規(guī)格表示方法：內(nèi)直徑：通常以mm或in表示骨架層的材料、結(jié)構(gòu)和層數(shù)：骨架層的材料和結(jié)構(gòu)，通常用英文大寫字母表示：P夾布；B編織；C/B棉線編織；W/B鋼絲編織；S纏繞長度：以m表示耐壓程度：耐壓程度通常以能承受(chngshu)的工作壓力MPa表示規(guī)格表示方法舉例：如25x3Px20m0.5

6、。第八頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)2.4 包覆角：膠管骨架層線材的包覆角是膠管結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要參數(shù)，將骨架層線材切線方向(fngxing)與膠管軸線方向(fngxing)的夾角，稱為膠管骨架層線材的包覆角，簡稱包覆角。假設(shè)膠管在內(nèi)壓作用下，其管體的直徑和長度都保持不變，且體積呈最大值，那么此時骨架層線材的包覆角稱為平衡角。如果骨架層線材的包覆角大于或小于平衡角，在內(nèi)壓作用下，其管體的直徑和長度都將發(fā)生變化，當骨架層線材的包覆角等于平衡角時，承壓效果最好。 理論推導可知：膠管的平衡角等于5444 。第九頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh) 現(xiàn)以編織膠管為例進一步說明平衡角的概念

7、。骨架層編制于管體上，類似于螺紋結(jié)構(gòu)(jigu)，假設(shè)編織膠管的直徑為D，編織角編織線與管體軸線之間的夾角為，編織行程螺距或節(jié)距為T，取編織螺旋線中的一個螺距并將其展開，如下圖。管體在內(nèi)壓的作用下受周向彈力F1和軸向彈力F2，當F1和F2的合力F的作用線與管體軸線之間的夾角等于編制角時，此時的編制角即等于平衡角，其值為：=arctan(F1/F2)=arctan(D/T)= 5444 。第十頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)第十一頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)一般情況下，在膠管的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)使骨架(gji)層線材的包覆角等于平衡角，或者包覆層的綜合角等于平衡角。對于多層編制或

8、纏繞結(jié)構(gòu)的膠管，常由于設(shè)備工藝等因素或者為了充分發(fā)揮各骨架(gji)層的綜合作用，使內(nèi)骨架(gji)層的包覆角略小于平衡角，外骨架(gji)層的包覆角略大于平衡角，即各包覆層的綜合角到達平衡角。第十二頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)2.5 成型方法及特點硬芯法：這種方法是采用一根鋼制的芯棒進行(jnxng)成型，即將擠出機擠出的內(nèi)管坯套在芯棒上，或?qū)貉訖C壓延的內(nèi)膠片貼在芯棒上進行(jnxng)成型。其特點是成型膠管內(nèi)徑尺寸準確、光滑，膠層與膠布層間的密著性好。但所能成型的膠管長度較短一般在20m以下、工序繁瑣，勞動強度大，水布消耗多，芯棒的存放、搬運占地面積大。所以目前除特殊要求的夾

9、布膠管、吸引膠管，或管徑較大的膠管仍采用硬芯法成型外，其他一般被軟心法或無芯法代替。 第十三頁，共二十九頁。2、膠管概述(i sh)軟芯法：這種方法是用具有耐熱、耐蒸汽以及抗拉伸變形等性能較好的高分子材料制成軟芯，代替鋼制硬芯進行成型。這是常用的一種成型方法，除了具有硬芯法的內(nèi)徑尺寸準確、光滑的優(yōu)點外，還具有管坯可盤卷、彎曲，操作、搬運方便，便于連續(xù)化作業(yè)、生產(chǎn)(shngchn)效率高、可生產(chǎn)(shngchn)較長規(guī)格的膠管等優(yōu)點。無芯法：無芯法有內(nèi)管坯充氣法和內(nèi)管坯半硫化法，充氣法是在擠出機擠出的內(nèi)管坯中充0.02-0.05MPa的壓縮空氣，代替芯棒進行成型。 第十四頁，共二十九頁。2、膠管

10、概述(i sh)2.6 膠管成型前的準備工藝概述 膠管成型前的準備工藝主要包括膠料的制備、膠漿制備、膠層的制備、膠布的裁斷與拼接、管芯制備、線材合股、鋼絲(n s)線材的預定型等。其中膠料的制備、膠漿的制備以及膠層制備中的壓延、擠出、熱煉等工藝是屬于通用工藝，與其他橡膠制品生產(chǎn)所用的設(shè)備相同，只是由于產(chǎn)品的性能、使用要求、材料配方的不同，其工藝條件有所差異而已。第十五頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管 3.1 纏繞膠管的根本結(jié)構(gòu) 纏繞工藝是在編織的根底上開展起來的，與編織工藝相比，具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能(xngnng)好等優(yōu)點。纏繞膠管的結(jié)構(gòu)根據(jù)所用骨架層材料的不同，可分為纖維纏繞膠

11、管、鋼絲纏繞膠管和簾布纏繞膠管。 纖維纏繞膠管的根本結(jié)構(gòu)：纖維纏繞膠管的根本結(jié)構(gòu)由內(nèi)膠層、纖維纏繞層和外膠層組成。各纏繞層之間通常采用膠漿或膠黏劑或中膠層也可兩者并用結(jié)合，以提高各層之間的結(jié)合強度。 第十六頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管纖維(xinwi)纏繞膠管的結(jié)構(gòu)如以下圖所示：第十七頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管鋼絲纏繞膠管的根本結(jié)構(gòu)：鋼絲纏繞膠管的根本結(jié)構(gòu)由內(nèi)膠層、鋼絲纏繞曾和外膠層組成。各纏繞層之間通常采用中膠層結(jié)合(jih)，以提高整體結(jié)構(gòu)性能，其纏繞層內(nèi)、外可用纖維層作保護層。第十八頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管3.2 纏繞膠管的結(jié)構(gòu)特點：纏繞膠

12、管的結(jié)構(gòu)特點是纏繞層以單根線層纖維線、鋼絲等按纏繞角呈螺旋狀纏繞在管坯上。相鄰兩纏繞層的旋向反向，每一單向?qū)又怀袚粋€方向的承載能力，只有兩單向?qū)油瑫r存在時，才使膠管具有相應(yīng)的承壓強度(qingd)，因此纏繞膠管的纏繞層數(shù)通常為偶數(shù)，一般為二、四、六層，每相鄰兩個單向?qū)訛橐粋€工作層。從產(chǎn)品性能上看，比編織膠管具有一定的優(yōu)越性，主要表達在以下幾個方面。第十九頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管承壓強度高；纏繞膠管的每一單向?qū)拥膯胃菪€相互平行，無線材編織交織狀態(tài)(zhungti)，使用中不會發(fā)生因線材編織交織而產(chǎn)生的摩擦損耗，使骨架材料的承載能力得到充分發(fā)揮。有些工作壓力要求較高的膠管，

13、鋼絲編織膠管不能使用，可采用鋼絲纏繞膠管。耐沖擊及耐撓曲性能好：由于單一骨架層單根線材的螺旋線相互平行，無交織點，使線材的相對位移比較自由。加之每相鄰兩單向?qū)由隙加兄虚g膠間隔，起到了較好的緩沖作用。因此使膠管具有良好的撓曲性能、抗疲勞能力和抗脈沖能力。第二十頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管膠管的成型效率高 ：纏繞膠管成型所用(su yn)設(shè)備為纏繞機，其成型效率一般都比普通編織機高。第二十一頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管3.3 纏繞膠管工藝參數(shù) 纏繞角度：纏繞角度是指股線的方向(fngxing)與膠管管軸所傾斜的角度。膠管壓力下的力學角度的數(shù)學計算值為54044,此角也稱

14、為平衡角或中心角。當纏繞角度偏離此角時會發(fā)生以下情況： 膠管在內(nèi)壓作用下管體幾何形狀發(fā)生如下變化，即小于平衡角時內(nèi)徑增大，長度縮短；大于平衡角時，直徑縮小，長度增加。 耐壓力降低：膠管耐壓力與膠管骨架纏繞層計算直徑平方成反比關(guān)系，因此，當纏繞角小于平衡角時，受壓情況下，因直徑增大，導致耐壓力降低。第二十二頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管纏繞行程T：纏繞的角度，在實際生產(chǎn)過程中，是以相應(yīng)的纏繞行程來表達。所謂纏繞行程是股線的一個整螺旋，按纏繞物單向量得的長度(chngd)，即某一載線錠子每轉(zhuǎn)一周，其管牽引的距離，通常以mm表示。纏繞密度：纏繞密度系由被纏繞膠管外外表的比例而定，當比例接

15、近于1時，纏繞將無縫隙，當被遮蔽的面積小于1時，那么編織將有平均分布的縫隙。而且，上述比例越小，那么縫隙的寬度越大，纏繞密度用表示。一般纏繞密度為7096。第二十三頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管纏繞的張力：即錠子的出線張力，纏繞的張力必須均勻一致。棉線纏繞張力較小，鋼絲纏繞張力較大。纏繞的排線與口型：纏繞的排線采用分線片，分線片的裝配是按纏繞線的根數(shù)而定，為使纏繞線均勻分布于管坯上，分線片孔眼應(yīng)等分均勻，纏繞的口型按纏繞的規(guī)格及管徑大小來決定，一般(ybn)口型直徑比管坯外徑大12根線直徑。第二十四頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管 3.4 鋼絲纏繞膠管成型 鋼絲纏繞膠管的

16、成型方法有硬芯法和軟芯法兩種，在實際應(yīng)用中，目前常采用硬芯法成型，用于制造高壓膠管。纏繞膠管的成型工藝流程與編織膠管相比，主要區(qū)別是鋼絲纏繞膠管的鋼絲線材需經(jīng)預定型處理，其他流程與編織成型的相應(yīng)工藝相同。操作方法如下：套芯：首先將合格的內(nèi)膠層管坯放置于工作臺上管芯外表涂上適量的隔離劑，然后內(nèi)膠層管坯充入適量的空氣(kngq)進行套芯。套芯后，整理、檢查、整徑并存放好，送下一工序進行纏繞成型。第二十五頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管成型：根據(jù)(gnj)施工的要求，確定纏繞設(shè)備的分線片、口型、纏繞行程。纏繞第一根膠管前，將鋼絲按出線方向經(jīng)引線環(huán)、張力裝置、分線片、整型口型，然后用膠布按纏

17、繞方向緊扎在牽引機的引管上，開動纏繞機，使引管緩慢前進，通過調(diào)速器，調(diào)整牽引速度，使纏繞行程到達要求。纏繞行程調(diào)好后，速度要逐漸遞增，到達一定速度后纏繞，纏繞過程中應(yīng)將中膠片同時平服地引入纏繞層。纏繞時，鋼絲張力要均勻，鋼絲在管坯上應(yīng)順序排列，均勻平整。牽引裝置壓管要適度，不宜過緊，防止管坯變形。纏繞后，膠管兩端鋼絲必須修頭，剪齊。管坯經(jīng)涂刷膠漿，待枯燥后，才能進行第二次纏繞。膠管最后一次纏繞完畢，纏繞層涂刷膠漿后進行枯燥，送下一工序進行包貼外膠層。外膠層包貼操作，可采用擠出或膠片卷貼方法。第二十六頁，共二十九頁。3、纏繞(chnro)膠管纏水布：纏水布是鋼絲纏繞膠管成型最后一道工序(gngx)，纏水布操作是拉力要一致，水布緊而平，如果兩人纏水布應(yīng)從中局部別向兩端纏繞，纏水布的質(zhì)量要做到平伏、均勻、無皺褶、無裂