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高效冷冻飞边处理技术对橡胶O形圈性能影响研究

刘康宁逄见光徐辉

西安航天动力研究所，陕西西安710199

摘要：通常橡胶O形圈在压制过程中容易产生飞边难以避免。采用手工修边的方法，效率低、质量难以保证；冷

冻修边技术具有操作简单、生产效率高、修边精度高、成本低等方面优势。为缓解生产交付压力、提高生产效率，

本文基于现役用量最大的三元乙丙橡胶材料作为研究对象，通过对冷冻修边前后材料性能分析，不同冷冻修边工

艺处理后对材料硬度、拉伸性能、玻璃化转变温度、压缩永久变形性能影响较小；通过对冷冻修边前后产品性能

分析，不同冷冻修边工艺处理后对橡胶O形圈的力学性能、压变性能影响较小，但是对产品外观有较大影响。温

度越低、冷冻时间越长，产品外观划痕越多。通过研究，最终确定最佳冷冻修边工艺参数：抛射轮转速6800r/min、

滚筒转速23r/min、修边时间7min、温度-75℃。最后，开展了三批次橡胶O形圈进行工艺稳定性验证试验，产

品外观质量均满足要求。

关键词：橡胶O形圈；冷冻修边；材料性能；外观质量

中图分类号：U46

0引言80-100名熟练工人的修边量。因此，为满足生产任务

的增长需求，缓解生产压力，提高生产效率，开展了

未硫化胶料在高温、高压下为粘稠流体，而到了

冷冻修边工艺技术研究。

模压硫化阶段，胶料迅速充满模腔，其多余的部分（为

了防止缺胶，填充在模腔中的胶料，需要保持一定的1冷冻修边机理

过量）溢出硫化，便形成了溢胶（也称废边、飞边）。橡胶材料属于高分子材料，在不同的温度下处于

飞边一旦形成，将严重影响橡胶O形圈的性能，必须不同的相态。硫化橡胶属于交联高分子材料，其热机

除去，这一工序称为修边。在实际生产中，橡胶O形械曲线如图1所示。

圈的修边往往费时、耗工，对于要求严的产品，在修

[1-3]

边时稍有不慎即可能出废、次品，必须谨慎对待。

采用手工修边，操作者手持刀具，沿产品外缘，

将飞边逐步修除。这是最原始的方法，效率低、质量

难保证，特别对构型复杂、精度要求高的产品难以做

到彻底、干净，而且很容易损及产品本体与飞边的连

接部。对于橡胶O形圈而言，修边者稍有不慎，将会

导致产品在分模面附近出现刀伤、飞边尺寸超差以及图1交联高分子材料的热机械曲线

修边过度的现象，并且手工修边与操作者熟练程度密交联高分子材料随温度变化出现两种力学状态

切相关。与手工修边相比，冷冻修边技术具有操作简——玻璃态、高弹态，并且存在一个转变区域：即玻

单、生产效率高、修边精度高、不损伤制品表面、成璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变区域，对

本低以及稳定性高的优势；冷冻修边技术是利用飞边应的温度为玻璃化转变温度（Tg）。

与本体的厚度差异所导致的脆性梯度来完成修边，橡当温度较低时，硫化橡胶处于玻璃态，分子运动

胶O形圈在此过程中发生的相态转变属于热力学状态的能量较低，不足以克服主链内旋转位垒，因此不足

的转变，不会对制品的性能产生较大的影响。以激发链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有较

据统计一台冷冻修边机平均每天可处理相当于小的运动单元——侧基、支链和键长、键角的变化。

随着温度的升高，分子热运动能量逐渐增加，当达到

收稿日期：2024年01月30日

作者简介：刘康宁（1991—），汉族，男，陕西宝鸡人，本科学历，研究方