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      機械手裝配淺色真空吸盤用橡膠的研制

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-15 11:23:12    瀏覽次數:5    評論:0
      導讀

      通過產品要求分析、判斷,對橡膠材料組成進行遴選,分析不同補強劑、填充劑對產品性能的影響,研制出丁腈橡膠淺色真空吸盤配方。經過成品檢測、試用證明,產品質量穩定,完全滿足客戶使用要求。

      隨著現代化工業的不斷發展及生產過程機械化和自動化水平的提高,工業機械手憑借自身顯著的特點,發展成為一種新型裝置[1~2]。機械手在構造和性能上兼有人和機器各自的優點,尤其體現了人智能性和適應性。它作為整機的附屬部分,動作簡單,工作對象單一,適用于大批量的自動生產[3],同時面對操作人員日趨緊張、人工成本日益增加及產品質量的不斷提升,機械手能夠大幅度提高生產效率、降低成本、穩定產品質量,操作安全性得到了很大提高。

      圖1 扁平吸盤和波紋型吸盤

      橡膠真空吸盤是機械手組成部分,也是真空設備執行器之一,是搬運系統和工件之間的連接部件,柔軟又有彈性的吸盤確保不會損傷工件[4~5]。真空吸盤主要分為扁平吸盤和波紋吸盤兩種種類(如圖1),適用于表面光滑、平整及高度不一、不均勻的工件。橡膠真空吸盤主要應用于金屬板材、玻璃行業、包裝行業、塑料制品以及碟片行業,根據產品使用環境不同,涉及到的橡膠膠種有丁腈橡膠、硅橡膠、天然橡膠等。本文根據實際生產產品情況分析,通過對基體材料丁腈橡膠試驗,研制出符合要求硫磺硫化-高回彈、低變形、優異的耐油性能,良好的老化、耐磨、物理機械性能等的淺色橡膠真空吸盤。

      1 實驗

      1.1 原材料

      生膠的選擇:根據產品使用頻率和使用狀態,此產品應具備較好的彈性和變形能力,當生膠分子量大時,分子間作用力增大,大分子鏈不易移動,物理機械性能和彈性變大[6]。本文選擇綜合性能較好的丁腈橡膠2865C,丙稀腈含量28%,門尼黏度,朗盛臺橡膠(南通)化學工業有限公司生產。

      補強劑:丁腈橡膠為非結晶橡膠,無自補強性,必須補強才有使用價值[7]??紤]到本產品顏色為淺色,故選用淺色補強材料。丁腈橡膠白色補強劑,以白炭黑補強效果最好[8]。本文選擇3種白炭黑變品種試驗,如表1。

      表1 不同白炭黑性能參數

      增塑劑:為避免加工工藝差,因而加入增塑劑降低黏度,提高塑性、改善工藝性能及其他物性,選擇市售環保聚酯類增塑劑TP-95。

      填充劑:選用市售硅澡土N85及499做對比試驗。

      防老劑:丁腈橡膠耐大氣和熱氧老化性能均優于天然橡膠,但耐臭氧老化性能很不穩定,考慮到本產品涉及老化及臭氧要求,故選擇市售淺色防老劑AFS并用酚類防老劑264及防護蠟使用。

      硫化劑:根據產品的要求,同時也為獲得綜合性能較好的產品,本文硫化體系將選硫磺硫化體系,品種有DM、S、TT,市售。

      活性劑:選擇無機和有機及硅烷偶聯劑,均市售。品種有氧化鋅、硬脂酸、SI69。

      1.2 儀器與設備

      XK160-320型開放式煉膠機和QLB-63T型平板硫化機,江都市新真威實驗機械有限公司;UR-2030SD型發泡硫變儀,臺灣優肯科技股份有限公司;CMT4202型微機控制電子萬能試驗機,深圳新三思計量技術有限公司;401-A熱氧老化箱,江蘇新真威試驗機械有限公司;TY-4069阿克隆磨耗機、壓縮永久變形器、TY-5004低溫脆性試驗儀,江蘇天源試驗儀器有限公司;GT-7042回彈儀,高鐵檢測儀器有限公司。

      1.3 試樣制備

      將開煉機輥距調到l mm,先將丁腈橡膠薄通塑煉,然后把輥距調到2 mm左右,將塑煉后的生膠放入開煉機,待膠料包輥后,依次加入硬脂酸、防老劑、炭黑和軟化劑,最后加入硫化交聯助劑,分別打三角包、薄通各5次,然后出片。停放16 h后,在100T電熱平板硫化機上硫化試片及硫化公稱直徑 Φ40產品,硫化溫度為160 ℃。

      1.4 性能測試

      力學性能分別按GB/T 528—1998,GB/T 529—1999,GB/T 53l—1999測試。耐熱空氣老化性能按GB3512—2001測試,壓縮永久變形性能按GB/T 7759—1996,阿克隆磨耗按GB/T1689—1998,低溫脆性按GB/T1682—1994,耐油試驗按1690—2010 ,臭氧老化按GB/T7762—2003等其他性能均按相應的國家標準或行業標準進行測試。

      2 結果與討論

      2.1 不同補強劑對丁腈橡膠及產品的性能影響

      從表2可以看出,使用VN3沉淀法白炭黑的拉伸強度、扯斷伸長率、定伸應力、磨耗性能最高,耐油性能也最好,這說明材料粒徑越小,補強性能越高。同時實際操作中材料最難分散。2號堿性白炭黑因比表面積最小,故補強性能最差,表現為故物理機械性能也最差,因PH呈堿性,沒有對主體材料硫化產生較大影響,硫化較充分,3 min永久變形和回彈性最好。3號ER白炭黑各方面性能介于其他兩種之間,綜合考查,選用3號作為填充劑比較合理。

      表2 不同補強劑性能對比

      注:配方:丁腈橡膠 100,氧化鋅 5,硬脂酸 1,聚乙二醇 2,硅烷偶聯劑 1,防老劑AFS 1.5,防264 1.5,防護蠟 1,白炭黑35 變品種,增塑劑tp-95 4,促進劑DM:TT:S 計3.8。

      2.2 不同填料對丁腈橡膠及產品的性能影響

      由表3可以看出,不論1號還是2號填料的加入,都對材料性能產生了一定的影響,包括拉伸強度、扯斷伸長率、回彈性、壓變、磨耗等性能均呈下降趨勢;且由于填充劑的加入,耐油性能也發生較大變化。兩種材料相比,2號相對較好,但因產品性能要求,故填充劑不適合在本產品中使用。

      表3 不同填料性能對比

      注:配方:丁腈橡膠 100,氧化鋅 5,硬脂酸 1,聚乙二醇2,硅烷偶聯劑 1,防老劑AFS 1.5,防264 1.5,防護蠟 1, 5,白炭黑(3) 35 ,填料 15 變品種,增塑劑tp-95 4,促進劑DM:TT:S 計3.8。

      3 成品試驗

      通過以上補強劑、填充劑性能對比,確定真空吸盤配方如下:丁腈橡膠:100,氧化鋅:5,硬脂酸:1,聚乙二醇:2,硅烷偶聯劑:1,防老劑AFS:1.5,264:1.5,蠟:1,白炭黑ER:35 ,增塑劑tp-95:4,促進劑DM:TT:S 計3.8。

      將此配方進行實際應用生產制得產品,安裝使用,效果良好。使用壽命超過100萬次。

      3.1 生產工藝

      混煉:將塑煉好的生膠投入密煉機,按上述試樣制備加料順序投料,排膠溫度130 ℃,混煉12 min至開煉機出片、停放待用。

      硫化:先將金屬件表面處理(除油-拋光-磷化),涂膠黏劑、烘干,后將加硫后的材料裁剪好一起放入預熱好的模具共硫化,165 ℃×8 min硫化制品;修邊,包裝。

      4 結語

      (1)根據產品使用環境、條件,選擇合適主材,本文選擇綜合性能較好的丁腈橡膠2865C。

      (2)作為配方的重要組成部分-補強劑,本文通過對比試驗,得出3號白炭黑具有綜合性能優良的特點,適合在該產品中使用。

      (3)填充劑的加入使得產品各方面性能相對降低,故不適合在本產品中使用。

      (4)通過成品試驗、檢測,實際使用證明產品質量穩定,能滿足用戶使用要求。

      參考文獻:

      [1] 韓夢丹,鄒曉宇.淺談機械手及其應用與發展前景[J] .企業技術開發,2012(31-2):79~80.

      [2] 馬浩源.淺談工業機械手[J].商情,2011(12)154.

      [4] 李雪梅,曾德懷,丁峰.真空吸盤的設計與應用[J].液壓與氣動,2004(3):48.

      [3.5] 陸鑫盛,周洪.氣動自動化系統的優化設計[M].上海:上??茖W文獻出版社出版,2000. 234~243.

      [6] 王忠超.丁腈橡膠性能影響因素研究[D].蘭州:西北師范大學,2012.6.

      [7.8] 山東化工學院橡膠工藝教研組.丁腈橡膠加工與應用[M].北京:石油化學工業出版社,1978.74~75.


       
      (文/小編)
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