Способ определения минимального времени вулканизации резиновых смесей под давлением, гарантирующего отсутствие пор. Вулканизация резины Проверил: преподаватель кафедры ктэи

Шиномонтажных мастерских становятся все больше и больше. Однако в дороге, как у велосипедиста, так и у автомобилиста, может возникнуть ситуация, когда колесо пробилось, а до мастерской далеко. У автолюбителя зачастую есть запасное колесо, а вот у водителя велосипеда такого колеса нет, и возникает необходимость вулканизировать камеру в пути.

Понятие о вулканизации

Вулканизация – это химический процесс, в ходе которого, сырой каучук, улучшая свойства материала в прочности и упругости, становится резиной. По сути, каучук может применяться, как специальный клей, для заделывания прокола в камере или покрышке. Процессы вулканизации резины бывают такими:

  • электрическая;
  • серная;
  • горячая;
  • холодная.

Виды резины

Резина один из немногих материалов, имеющих различную твердость. В зависимости от процентного содержания серы она бывает:

  • мягкая – содержит до 3% серы;
  • полу твердая – от 4 до 30% серы;
  • твердая – более 30%.

Существуют также специальные струбцины с элементом нагрева. Такие устройства могут работать от бытовой сети 220В, от автомобильного аккумулятора, через розетку прикуривателя и от собственной батареи. Все зависит от исполнения каждого прибора. Данные струбцины просты в использовании, необходимо приложить латку из резины к камере, зажать и включить в сеть.

Серная вулканизация резины

Эта операция состоит из химической реакции, в ходе которой к каучуку присоединяют атомы серы. При добавлении до 5%, получается сырье для изготовления камер и покрышек. В случае склеивания двух элементов, сера, помогает соединять молекулы каучука, образовывая так называемый мостик. Данная процедура относится к горячему способу, но вряд ли получится ее проделать ее в походе или на трассе.

Горячая вулканизация

Каучук, как сырой материал, имеет свойство свариваться в единый состав при температуре 150 °С. Вследствие этого процесса, каучук становится уже резиной и в исходное положение вернуться не может. Благодаря своим возможностям каучук может исправить любые проколы и порезы в камере и покрышке.

Вулканизировать резину горячим способом нужно, только с применением пресса. Глубина и площадь пореза, подскажут, сколько времени нужно сваривать. Как правило, чтобы восстановить 1мм пореза, нужно 4 минуты варки. Соответственно если порез 4мм, то вулканизировать нужно 16 минут. При этом аппаратура должна быть разогрета и настроена.

Выполняя горячую вулканизацию при температуре выше 150С о, можно испортить каучук и ничего не добиться, так как материал будет разрушаться, и терять свои характеристики.

Использование струбцин или пресса, позволяет качественно залатать повреждение. После окончания работ следует убедиться, что в шве нет пустот или пузырьков воздуха. Если таковые имеются, нужно очистить место прокола от свежей резины и заново повторить весь процесс.

Для того, чтобы заклеить камеру в домашних условиях, горячим способом, необходимо выполнить следующее. Из сырой резины, нужно вырезать кусочек немного меньше, чем сама латка. Камера или шина зачищаются в месте повреждения несколько шире, до шероховатого состояния, после чего обезжириваются бензином. Подготавливая латку, нужно подрезать фаску таки под углом 45°, также зашкурить и обезжирить. После чего накрываем место пробоя заплаткой, зажимаем в тиски и нагреваем до нужной температуры.

Если растворить сырую резину в бензине, то можно получить специальный клей, для резины, применяя который повышается качество шва. Особое внимание следует уделять температурному режиму. Вулканизация производится при температуре 140 — 150 °С, если появился запах горелой резины, то значит заплатка перегрелась, а если она не слилась с общим изделием, то возможно не достигли нужной температуры. Во избежание прилипания резины к металлу, нужно проложить между ними бумагу.

Холодная вулканизация

В наше время воспользоваться этим методом не составляет труда, так как приобрести набор для ремонта можно в каждом магазине авто или вело запчастей. Комплектация такого набора может отличаться, но в каждом есть латки и специальный клей.

Процедура ремонта в этом случае похожа на горячий способ. Также нужно обработать поврежденную поверхность абразивом, удалить резиновую пыль и обезжирить. После высыхания нанести клей на камеру и приклеить заплатку. В этом случае играет роль не продолжительность прижатия, а его сила. Поэтому недостаточно будет просто придавить камнем, необходимо большее усилие.

Холодная вулканизация резины своими руками довольно-таки несложный процесс, который можно выполнить, где бы ни находился, если есть специальный набор. Однако сырая резина своими руками в домашних условиях не делается. Для таких работ нужно специальное оборудование.

Изготовление приспособления для вулканизации

Каждый вулканизатор имеет два основных элемента – нагревательную часть и зажимное устройство. В основе такого оборудования для обработки резины, может использоваться:

  • утюг;
  • «базарная» электроплитка;
  • поршень от двигателя.

В приспособлении с утюгом, нагревательной частью является поверхность, которой в быту гладят. Если планируем использовать электроплиту, то нагревательную спираль следует закрыть, металлическим листом, а при работе нужно прокладывать бумагу между резиной и металлом. Такое устройство должно быть оборудовано терморегулятором, во избежание перегрева материала.

Прижимную часть вулканизатора проще всего сделать из струбцины. Наиболее простым в изготовлении будет устройство, состоящее из утюга и струбцины. Поскольку они оба металлические, соединить их при помощи дуговой сварки не составит труда. Утюг же имеет терморегулятор.

В вулканизаторе из поршня, также используется металлическая пластина. На нее укладывается резиновая камера. Поршень, своей гладкой частью, которая контактирует со взрывной смесью в двигателе, при помощи самодельного зажима, придавливает латку. Между поршнем и латкой, также прокладывается бумага. После чего в поршень заливается бензин и поджигается.

Такое устройство из поршня, особенно актуально в дороге, когда нет возможности подключиться к электрической сети. Однако такое устройство лишено терморегулятора, и контролировать температуру придется вручную.

Плюсы и минусы вулканизации

Основным достоинством процесса ремонта резины является то, что отремонтировать дешевле, чем купить новое. Однако каждая ситуация индивидуальна, поэтому важно определить спасет ли ремонт ситуацию.

Холодный способ достаточно прост в использовании, это не займет много времени, а затраты будут минимальными. Главный же минус такого способа, это ненадежность склеивания. Такая процедура является временной, и следует как можно быстрее обратиться на СТО.

Горячая вулканизация надежно сваривает резину, позволяет проводить такие работы при любой температуре и имеет невысокую стоимость.

Итак, выполнить ремонт камеры или покрышки можно разными способами, но лучше доверить эту работу специалистам, потому что это собственная безопасность.

Есть несколько способов заделать прокол или порез в велосипедной камере, один из которых – горячая или холодная вулканизация шин. Такой метод можно с уверенностью назвать надежным и долговечным, колесо, закрепленное при помощи сырой резины, будет служить как новое и не спустит в самый неожиданный момент. Осуществлять такой ремонт можно легко самому своими руками, как в домашних условиях, так и на природе в походе при наличии некоторых необходимых деталей. Горячий метод вулканизации отличается от холодного только тем, как закрепляется накладываемая на колесо заплатка – с нагревом или без.

Что такое вулканизация? Это такой химический процесс, благодаря которому, при затрате тепла, прочностные свойства резины улучшаются, она становится эластичной и твердой. Наложить латку на прокол можно при помощи отрезка старой камеры или готовой заплатки из ремонтного набора, а для их закрепления необходима сырая резина своими руками, которая продается в рулонах с защитной пленкой. Это очень пластичный материал, он прилипает к любым поверхностям, легко слепляется в комок и т.д. сырая резина инструкция по применению указана на упаковке.

  • Различают два вида вулканизации – холодная и горячая, рассмотрим их оба поподробнее.

Применение холодной вулканизации

Материал для такого ремонта появился еще в 1939 году в США, почти сразу начал с успехом применяться и пользуется популярностью у велосипедистов и автомобилистов по всему миру и по сей день. С его помощью можно легко и беспроблемно отремонтировать любую камеру, холодный способ очень легок к применению в домашних условиях. Для удобства потребителей некоторые производители предлагаются сразу готовые наборы для ремонта (холодная сырая резина инструкция по применению указана на упаковке), в который входят несколько заплаток различных размеров в виде пластыря, шкурка (наждачная бумага), которая используется для зачистки места прокола или царапины на резине, а также специальный быстросохнущий клей для холодной вулканизации. Именно он вступает в реакцию со слоем сырой резины на заплатке – она нанесена ярким цветом вокруг черного. Это вызывает процесс вулканизации, благодаря чему резина камеры легко склеивается без нагрева (т.е. холодным способом). Такой способ лучше всего подходит для ремонта колес в походных условиях, когда под рукой больше нет никаких инструментов. Вы не найдете ни одного велотуриста, которого бы не выручал подобный комплект хотя бы раз в жизни. Он не занимает много места в сумке или рюкзаке, а важность его сложно переоценить, особенно если в поездке вы один без товарищей вдалеке от города. На весь процесс ремонта шины с использованием холодной вулканизации при помощи латки пластыря для камеры у велосипедиста уйдет не больше десяти минут, и колесо будет как новое.

Технология горячей вулканизации шин своими руками

Такая технология применяется несколько дольше, чем холодная. Во времена, когда вокруг не было такого количества шиномонтажек, авто- и велолюбители ремонтировали свои транспортные средства в гараже при помощи именно такого метода, для которого применяется электрический или бензиновый вулканизатор, который можно легко собрать своими руками. технология здесь заключается в следующем: мастер сжигает бензин, который прогревает резину при помощи поршня. Как только температура поднимается до 90 градусов, сырая резина для вулканизации начинает укрепляться, если поднять температуру до 147 градусов, процесс идет заметно быстрее и качественнее. А вот выше 150 лучше не поднимать, т.к. материал начинается разрушаться и теряет свои свойства. После 160 градусов сырая резина начинается обугливаться. Идеальное время прогрева при горячей вулканизации сырой резины – около 8-10 минут. Фрагмент материала прикладывается к месту прокола на камере и сдавливается при помощи струбцины, чтобы в процессе химической реакции не образовывались пузырьки и не собирался воздух, образуя опасные пустоты.

Технология применения горячей вулканизации сырой резины в домашних условиях окажется на 40% эффективнее для шины, чем холодная, поэтому, если есть возможность, пользоваться лучше этим методом.

В походных условиях провести такую операцию для камер гораздо сложнее, но все же возможно: если есть фрагмент сырой резины, можно нагреть его над костром. Определить температуру пламени можно по кусочку сахара или листку бумаги: и то, и то начинает плавиться/обугливаться при температуре 145 градусов – как раз той, что требуется для вулканизации. В качестве струбцины можно использовать плоский тяжелый камень, деревянное полено или любой другой подходящий предмет.

На всю операцию вы потратите около 20 минут. Не забывайте, что место проклейки заплатки камеры нужно обязательно зачищать шкуркой или хотя бы протереть бензином, чтобы удалить загрязнения с шины.

Цемент для вулканизации и его применение

Еще один альтернативный вариант для ремонта колес велосипеда в походных условиях – это баллончик с цементным вулканизатором. Купить их можно, например, на авторынке – такой материал пользуется большой популярностью среди автолюбителей. Состав продается в жестяных и аэрозольных баллонах под давлением от таких брендов как Abro, BL, Zefal, Top RAD и многих других. По своему составу они не опасны для здоровья и не токсичны, т.к. в них не содержится хлористый и ароматический углеводород, поэтому использовать их можно свободно и дома, и на улице без защитной маски. Для того чтобы произошла цементация шины, необходима температура в 18 градусов тепла. Состав также применяется и при горячей вулканизации (необходимо 150 градусов). Для ремонта нужно извлечь из резины камеры инородный предмет, спровоцировавший прокол, через ниппель заправить камеру цементным вулканизатором, слегка подкачать ее насосом и проехать на велосипеде 2-3 километра, чтобы отрегулировать давление в колесах. Такая технология ремонта шины простая и тоже применяется повсеместно. Для закрепления результата возможно использование заплатки пластыря с последующим методом горячей вулканизации – абсолютно так же, как описывает инструкция выше. Технология подходит для любых порезов шины. латка для ремонта камер в данном случае наносится до заправки шины цементом.

1. в зависимости от величины модели выбрать обойму, учитывая, что в готовой пресс-форме расстояние от модели до краев пресс-формы должно быть не менее 8 мм.

2. обработать жесткой кистью с мыльным раствором внутренние части обоймы и металлические вкладыши, соприкасающиеся с сырой резиной, просушить обойму и вкладыши

3. мастер-модель перед формовкой промыть и просушить

4. поставить вулканизатор на разогрев до температуры 150°С. Температура разогрева не должна превышать 163°С.

5. две резиновых заготовки, соприкасающиеся с моделью, прогреть на плите вулканизатора для размягчения в течение 5-8 минут.

6. все полости модели, сложные изгибы проложить кусочками сырой резины, умять шпателем и прогреть вместе с заготовками

7. модель положить между двумя размягченными заготовками, при этом конус литника должен быть вровень с торцом резиновых заготовок, тщательно обжать во избежание непроформовки

8. вложить в обойму подготовленный пакет из резины с моделью. При этом литниковый конус модели должен плотно прилегать к обойме

9. нарезать заготовки резины по размерам обоймы. Количество слоев резины зависит от высоты обоймы и толщины пластин резины (3,2мм). Используются пресс-формы высотой 18мм – 6 слоев резины, 20мм – 7 слоев, 30мм – 10 слоев.

10. заполнить металлическими вкладышами обойму выше краев на 5-7 мм, после чего сверху и снизу проложить прокладочные металлические пластины и установить в пресс

11. при необходимости прогреть, не зажимая пресс, несколько минут, затем сжать обойму прессом полностью. Запрограммировать таймер пресса на необходимое время, исходя из расчета 10-15 мин на 1 слой резины

12. в течение 6-8 минут провести предварительную вулканизацию. Установить давление окончательной деформации на регуляторе из расчета 28-30 кг/смповерхности пресс-форм. Однако, оно не должно превышать усилия 100000 Н во избежание повреждений механических частей пресса

13. при правильно выполненной формовке излишек резины должен выйти из обоймы наружу

14. по истечении времени формовки обойму вынуть из пресса и охладить в воде, затем на воздухе в течение 20 минут.

15. охлажденную обойму разобрать, промыть водой, удалить налипшие остатки сырой резины, обрезать облой

16. после охлаждения резиновую пресс-форму запечатанной в ней моделью разрезают таким образом (зигзагообразно), чтобы не было смещения двух половинок формы при получении восковых моделей. В некоторых случаях дополнительно вырезают вкладыши, которые облегчают извлечение восковок, производят надрезы (выпоры) с лицевой поверхности для улучшения заполнения модельным составом тонких сечений полости пресс-формы.

Различают открытую и закрытую разрезки. При открытой разрезке резиновой пресс-формы пополам модель частично выступает в одной из половинок. При закрытой разрезке после разрезки модель находится под тонким слоем резины в одной из половинок.

Разрезка осуществляется в следующей последовательности:

1. определив по ризке на литнике положение модели в пресс-форме и воспользовавшись эскизом модели, делают надрезы от литника по периметру в обе стороны, вырезая фиксирующие зубцы высотой и частотой до 5 мм. Для облегчения разрезки пресс-формы скальпелем необходимо использовать разжимные плоскогубцы

3. осторожно освободить модель от резины

4. в разрезанной пополам пресс-форме следует сделать несколько надрезов, начиная от модели к краям формы, для выхода воздуха при восковании и для предотвращения деформации восковок при их извлечении

5. прочистить пресс-форму жесткой кистью с тальком.

Инструмент, оборудование, используемые материалы:

Резиновые пресс-формы изготавливают в металлических вулканизационных обоймах прямоугольной формы из быстропрогреваемого, не окисляющегося в воде и не прилипающего к сырой резине материала (алюминиевый сплав). Конструкция обоймы должна отвечать следующим требованиям: быстро и удобно собираться и разбираться, обеспечивать достаточную герметичность при вулканизации сырой резины, должна иметь широкие стенки, чтобы обеспечить достаточную прочность при действии давления резиновой массы от вулканизатора.

    Металлический конус

  1. Стремянка вулканизации каучука

    Силиконовый каучук

    Крышка стремянки

А. Отверстие в стремянке

В. Опорный шрифт конуса

Рис. 1 Вид и составные части собранной обоймы готовой для вулканизации

Вулканизационный пресс используется для прессования и вулканизации сырой резины, которую в обойме устанавливают между двумя нагретыми плитами.

Технические параметры вулканизатора EV 40N: (если вулканизатор другой, то это не писать!!!) - напряжение питания.................................220В, 50/60 Гц - внешние габариты ……длина 310мм; ширина 250мм; высота 550мм - рабочая плоскость...............................................170x240мм - максимальное расстояние между плитами...........80 мм - потребляемая мощность.......................................825 Вт; - вес.......................................................................35 кг; - диапазон температуры вулканизации …… от 50 до 200° С - дипазон времени вулканизации…………….от 1 до 99 мин

Температура и время вулканизации устанавливается и контролируется с помощью цифрового программатора. Две алюминиевые плиты нагреваются равномерно, что обуславливает качественное спекание резины. Максимальный размер пресс-формы 85х70 мм. Время и температура контролируются цифровыми компонентами для обеспечения точного соответствия параметрам, задаваемым производителями резин. В контрольную панель встроен специальный вентилятор, позволяющий быстро охладить штамп в автоматическом режиме, и тем самым быстро извлечь готовую матрицу из вулканизатора. Нагревающие пластины квадратной формы обеспечивают максимальное распространение тепла, свойство, позволяющее использовать вулканизатор с круглыми, прямоугольными или квадратными матрицами.

Формовоный скальпель – это нож с лезвиями хирургического типа со стальной или пластмассовой ручкой, в которой имеются пазы для закрепления сменных лезвий. Для разрезки формы применяют 3 типа лезвий: - прямые, заточенные с одной стороны; прямые, заточенные с двух сторон, и кривые.

Листовая пастообразная резина горячей вулканизации на силиконовой основе Econosil компании F.E. Knight Castaldo (США).Это силиконовые композиции, специально разработанные для технологии литья по выплавляемым моделям для производства высококачественного ювелирного литья. Для работы с такими резинами используются традиционные методы и оборудование. Пастообразные резины легко укладываются в форму, никогда не дают пузырей и при плотной укладке заполняют все пустоты, т.к. увеличиваются в объеме при вулканизации. Формы после вулканизации легко режутся лезвием скальпеля. Резины не воздействуют с материалом модели, что значительно улучшает качество поверхности. Для отделения восковок от резиновой формы, не требуется использования силиконового спрея – форма уже содержит компоненты, способствующие легкому отделению восковок от резины. Возможный недостаток, характерный для некоторых технических резин, не приспособленных специально для ручной укладки в форму, характерной для ювелирного производства – повышенная чувствительность к жирам. Кожный жир, всегда присутствующий на руках, может привести к расслоению готовой формы в месте прикосновения. Температуры вулканизации 140 –177°С из расчета 10-15 мин на один слой укладываемой резины.

Сборка «ёлки»

После изготовления восковых моделей переходят к сборке воскового дерева, для чего используют литники - восковые стояки, которые делают из отходов модельного состава от выплавки моделей или специальный (литниковый) воск, который при выжигании выгорает быстрее, чем другие воски данной «ёлочки». Это способствует свободному вытеканию восковых форм из опоки. Литник должен быть достаточно толстым (диаметром 5...7мм), чтобы жидкий металл мог достичь тонких частей модельной полости, прежде чем затвердеет. Он предназначен: для припаивания восковых моделей, удаления воска при вытапливании, отжиге, движения расплавленного металла в отдельную полость, подпитки отливок в процессе кристаллизации, уменьшения турбулентности расплава. Для лучшего заполнения формы, экономии драгоценного металла и снижения массы литниковой системы рекомендуется применять коническую форму стояка.

Путь прохождения металла в «елочке» должен иметь правильную форму, без изломов, с большими радиусами закругления, это поможет избежать турбулентности потока и благоприятствует выходу воска из затвердевшей формы. Частицы металла двигаются в разных направлениях, что может вызвать захват посторонних частиц, неравномерность потока и следствие этого - пористость. Образованию пористости способствует повышенная текучесть металла, т.е. его слишком высокая температура.

Величина каналов питания должна быть достаточной для наполнения модели металлом.

Если модель имеет разную толщину в разных местах, необходимо обеспечить несколько питающих каналов, прикрепленных к частям модели с наибольшей толщиной - жидкая масса должна проходить из участка с большей толщиной в меньшие, и никогда наоборот.

Рис.1 Рис.2 Рис.3

Рис.1 – неверное расположение литника.

Рис.2 и 3 –правильное расположение литников.

Металл начинает затвердевать в местах с наименьшей толщиной. Изделие становится неполным и пористым, если температура формы и металла слишком низки. Питающие каналы должны выходить в наиболее крупные части модели.

При сборке «елочки» используют 3 условных варианта наборки восковок:

- вертикальными рядами;

- горизонтальными рядами;

- в шахматном порядке.

Выбор варианта наборки зависит от ассортимента восковок с учетом возможности максимально плотной наборки. При этом восковки не должны касаться друг друга. Расстояние между ближайшими точками модели должно быть не менее 3 мм. При размещении восковки на стояке необходимо учитывать возможность для выхода воздуха при вибровакуумировании «елочки» из углублений в восковке.

Для сборки моделей в блок восковой стояк укрепляют в специальном приспособлении - держателе. Держатель устроен так, чтобы при сборке восковой ёлки, литник с уплотнителем можно было поворачивать вокруг нескольких осей. Затем тонким лезвием электрошпателя касаются одновременно питателя модели и посадочного места. После этого нож быстро убирают, а соединяемые части слегка прижимают одна к другой до застывания воска в месте припайки. Операцию повторяют, поворачивая «ёлку» по мере необходимости, пока стояк не будет заполнен полностью.

    Восковая ёлка должна собираться из восковых моделей приблизительно одинаковой толщины стенок в сечениях, т.к температура заливки металла устанавливается в зависимости толщины стенок моделей.

    Если в одной опоке необходимо отлить модели с разной толщиной стенок, то тонкие модели следует разместить на вершине «ёлки» и ближе к стволу, а толстые ближе к внешней стороне, т.к в центре опоки более высокая температура.

    Толстые восковые модели не должные размещаться своими большими поверхностями близко друг к другу. Желательно большие поверхности одних моделей размещать рядом с малыми поверхностями других.

    Восковые модели следует располагать под острым углом к стояку (60° - 80°), это облегчает выжигание воска и способствует более плавной заливке металла по всем частям модельной полости.

    Расстояние от верхушки литниковой чаши до нижнего ряда восковых моделей должно составлять не менее 10 мм, в связи с возможным образованием недоливов в нижнем ряду восковой ёлки.

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

Свойства материала

От вида примененного реагента во многом зависят эксплуатационные свойства полученной вулканизированной резины и изделий из нее. К таким характеристикам относят устойчивость к пребыванию в агрессивных средах, скорость деформирования при сжатии или повышении температуры, сопротивляемость термоокислительным реакциям.

Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.

Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.

Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

Виды вулканизации

Чаще всего общеупотребимые каучуки (бутадиен-стирольный, бутадиеновый и натуральный) вулканизируют в сочетании с серой, нагревая смесь до 140-160°С. Этот процесс называется серной вулканизацией. В образовании межмолекулярных поперечных связей участвуют атомы серы. При добавлении в смесь с каучуком до 5% серы производят мягкий вулканизат, используемый для изготовления автомобильных камер, покрышек, резиновых трубок, мячей и т.п.

Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.

Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.

Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра КТЭИ

Расчётная работа №2

Расчет технологического режима наложения и вулканизации

резиновой из о ляции

Выполнила: студентка гр.КТЭИ-04-1:

Мурзина О.А.

Проверил: преподаватель кафедры КТЭИ

Попов О.А.

Пермь 2008

марка кабеля: ГОСТ 6598-73

сечение токопроводящей жилы: S =6мм 2

номинальное напряжение: U =3 кВ

температура пара в вулканизационной трубе: Т п =195°С

1. d пр =0,4мм - диаметр проволоки;

n=280 - число проволок в жиле;

N=7 - число стренг; (система скрутки стренг 1+6);

Д из =1,8мм - толщина резиновой изоляции;

d ж =3,98 мм - диаметр жилы;

2. Тип резины РТИ - 1 по ОСТ 16.0.505.015-79; марка резиновой смеси ТСШ - 35А.

3. Расход материалов на 1 м изолированной жилы:

d пр - диаметр проволок, мм;

n - число проволок в жиле;

n 1 - число стренг в жиле;

г - удельный вес металла жилы, г=8 , 890кг/ с м 3 ;

к 1 ,к 2 - коэффициенты, учитывающие укрутку проволок в жилу и жил в кабель, к 1 =1,0 34 , к 2 =1 ,034 .

d - диаметр жилы;

к 5 - коэффициент, учитывающий технологические факторы (неравномерность наложения, заполнение пустот между проволоками), к 5 =1, 17 ;

s - толщина изоляции.

4. Выбираем оборудование АНВ - 115;

Длина вулканизационной трубы l Т = 100 м ;

5. Расчет стрелы провиса изделия в трубе

где Р - масса 1 м изолированной жилы, кг/м ,

g м/с 2 ,

l T - длина трубы, м ,

Т - допустимое усилие натяжения, Па

где S - сечение токопроводящей жилы, м 2 ,

Предел прочности при растяжении материала жилы,Па ,

К - коэффициент запаса прочности, К =2+3 ;

d э - диаметр изделия, м .

Условие не выполняется, следовательно берем наклонную линию.

6. Температурный режим переработки резины на прессе:

7. Размеры инструмента:

8. Производительность пресса - Q = 5 кг/мин

Скорость опрессования:

Р из - расход резины на 1 м, кг/м .

К Т - технологический коэффициент, К Т =0,7 ? 0,8

вулканизация изоляция силовой кабель

9, Теплофизические характеристики конденсата при заданной температуре:

Теплота парообразования - r = 876 10 3 Дж/кг ,

Плотность - =876/м 3 ,

Теплопроводность - =0,67 Вт/м°С ,

Кинематическая вязкость конденсата

при температуре пара (заданной) - =0,16 6 10 -6 м 2 /с .

10.Коэффициент теплоотдачи на поверхности изолированной жилы - , Вт/м 2 С (горизонтальная труба)

где К n - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности изоляции К n =0,80 ? 0,85 ;

Т с - средняя температура стенки,

где Т р - температура резины, выходящей из головки, С ;

g - ускорение свободного падения, м/с 2 ,

Е t - коэффициент, учитывающий зависимость теплофизических характеристик конденсата от температуры

Удельная теплопроводность конденсата при Т n и Т с соответственно, Вт/м С ; =0,685 Вт/м°С

М, М с - абсолютная вязкость конденсата при Т n и Т к соответственно, М=140 , М с =201 ,

11.Для определения времени вулканизации воспользуемся численными методами. Расчет производится в программе (приложение1).

12.Интенсивность вулканизации внешних слоев резины не зависит от времени и определяется из выражения

где Т э - температура начала интенсивной вулканизации.

Е max максимально допустимый эффект вулканизации (36000 с ),

Найдем максимально допустимое время нахождения изоляции в вулканизационной трубе

14. Расчёт зависимости интенсивности вулканизации в точке с радиусом r - У r (t ) от времени:

где К в =2 - температурный коэффициент вулканизации резины.

Для большинства резин Т э =143 С - температура начала интенсивной вулканизации.

Тогда эффект вулканизации определяется по формуле

N - число интервалов по оси t ,

Где К 0 =1,16 - коэффициент, учитывающий дополнительную вулканизацию резины в начальный период охлаждения (на внутренней поверхности изоляции температура при охлаждении снижается до 143 С через некоторое время).

15.Скорость прохождения изолированной жилы через вулканизационную трубу:

16.Уточнить размеры приемного барабана и рассчитать длину изолированной жилы на барабане (L , м ).

Используется барабан с размерами отдающего барабана для машины общей скрутки (3+1) AVM -2400/1800

где d ш - диаметр шейки барабана, мм;

d - диаметр по изоляции (экрану), мм;

l - длина шейки барабана, мм;

D 1 - диаметр по намотке изделия на барабане, мм;

D 1 = D щ - (4 ? 6) d =1 200 - 4 7,58 = 2370 мм,

Где D щ - диаметр щеки барабана,

.

Технологическая карта:

Код организации разработчика КТЭИ-04-1

Карта эскизов технологического режима изолирования и вулканизации

Марка кабеля

Код документов

Разработчик

Расчётная работа №2

Канюкова Ю.И.

Наименование

материала

Марка материала

материал

Наименование оборудования

Марка оборудования

Производительность

Длина трубы,

Давление пара, МПа

Номер приемного барабана

ОСТ 16.0.505.015-79

Кабельная линия непрерывной вулканизации

Конструкция жил

Изоляция

Диаметр инструмента

Линейная скорость м/мин

Давление пара, МПа

Длина на приемном барабане,

проволок

проволок

Диаметр жилы,

изоляция

* Примечание: Температурный режим переработки резин:

1 пресс. 1 зона - 60 С

2 зона- 80 С

Температура головки - 90 С

Температура ТПЖ - 80 °С

Температура пара - 195 °С

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Расчет технологического режима наложения защитных покровов силового кабеля при заданных параметрах. Конструкция подушки и номинальные толщины. Ширина и максимально допустимый шаг обмотки бронелент. Расчет параметров обмотки бумажных и пластмассовых лент.

    контрольная работа , добавлен 02.02.2011

    Обзор достижений в кабельной технике и конструкций силовых кабелей. Расчёт конструктивных элементов кабеля: токопроводящей жилы, изоляции; электрических и тепловых параметров кабеля. Зависимость тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты.

    курсовая работа , добавлен 04.06.2009

    Расчет площади сечения и формы токоведущей жилы. Оценка зависимости напряженности электрического поля в толще изоляционного слоя. Определение электрических параметров кабеля. Расчет тепловых сопротивлений конструктивных элементов и окружающей среды.

    курсовая работа , добавлен 10.01.2015

    Использование для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Основные способы сшивания термопластичных материалов.

    презентация , добавлен 07.11.2013

    Использовании для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Обработка полиэтилена на молекулярном уровне. Способы сшивания термопластичных материалов. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.

    презентация , добавлен 20.07.2015

    Задача расчета режима как определение характерных параметров режима, необходимые исходные данные и основные этапы. Особенности метода расчета режима при заданном напряжении в конце и в начале линии электропередач, их отличия, интерпретация результатов.

    презентация , добавлен 20.10.2013

    Основное назначение программного комплекса "Космос" - решение задач краткосрочного планирования и оперативного управления на основе телеметрической информации. Расчет установившегося режима и оценка состояния режима энергосистемы по данным телеизмерений.

    курсовая работа , добавлен 26.02.2012

    Местоположение хозяйства и общие сведения, организационно-экономическая характеристика. Выбор технологического и силового оборудования. Расчет отопления и вентиляции. Разработка схемы автоматизации температурного режима, электроснабжения коровника.

    дипломная работа , добавлен 25.07.2011

    Подогреватели сетевой воды вертикальные. Расчет средней температуры воды. Определение теплоемкости воды, теплового потока, получаемого водой. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы. Теплофизические параметры конденсата при средней температуре конденсата.

    курсовая работа , добавлен 28.11.2012

    Особенности расчета параметров схемы замещения ЛЭП. Специфика выполнения расчета рабочего режима сети с учетом конденсаторной батареи. Определение параметров рабочего режима электрической сети итерационным методом (методом последовательных приближений).