СПОСОБ ВУЛКАНИЗАЦИИ ЗАГОТОВОК ВУЛКАНИТОВЫХ КРУГОВ
VULCANISATION METHOD OF WORKPIECES OF RUBBER WHEELS

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к способам изготовления вулканитовых преимущественно отрезных кругов.
2
Известен способ вулканизации заготовок вулканитовых отрезных кругов, в котором заформованные круги вулканизируют в автоклавах с давлением воздуха до 5 кг/см [1].
Недостатками данного решения являются повышенная трудоемкость, значительные затраты, низкие механическая прочность и коэффициент шлифования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ вулканизации заготовок вулканитовых кругов, в котором заготовку нагревают в течение 6,0÷24,0 часов до температуры 145÷200°C в воздушных вулканизаторах. Заготовку нагревают до максимальной температуры в конце процесса нагрева [2].
Недостатком этого способа является нарушение геометрической формы заготовки, обусловленное длительностью процесса нагрева, результатом чего является необходимость значительных припусков на дальнейшую механическую обработку.
Формование структуры и свойств абразивного инструмента происходит в процессе вулканизации связки. Температурный интервал вулканизации зависит от химической природы и исходного состояния основных компонентов вулканизирующей системы (твердый каучук - бутадиеновый каучук, жидкий низкомолекулярный каучук, сера, каптакс, тиурам, активные наполнители). Одновременно с процессом вулканизации в этом же температурном интервале могут реализовываться побочные конкурирующие процессы бессерного термического структурирования и окислительной деструкции, циклизации, перегруппировки связей. Побочные конкурирующие процессы приводят к уменьшению плотности поперечных сшивок серой, появлению «неподшитых» участков полимерных цепей.
Медленный нагрев в процессе вулканизации, свойственный наиболее близкому аналогичному способу, реализуется через стадии активирования и торможения. Часть активных комплексов распадается, не вступив в реакцию вулканизации. Одновременно реализуются побочные конкурирующие процессы структурирования и деструкции. Процессы деструкции могут активироваться в результате тепловыделений при реакции вулканизации. Все это приводит к уменьшению плотности, увеличению пористости, нестабильности геометрической формы заготовок, что вызывает необходимость задания значительного припуска на дальнейшую механическую обработку.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение твердости инструмента и снижение припусков на механическую обработку в связи с повышением устойчивости геометрической формы заготовки в процессе ее вулканизации.
Поставленная задача решается тем, что в способе вулканизации заготовок вулканитовых кругов, в котором заготовку круга нагревают до максимальной температуры с выдержкой ее при этой температуре, согласно изобретению заготовку нагревают до максимальной температуры в течение 1,5÷2,0 часов, выдерживают при этой температуре в течение 4,0÷4,5 часов, а затем охлаждают до 120÷125°С и выдерживают при этой температуре 1,0÷1,5 часов.
Задаваемые режимы быстрого нагрева заготовки до максимальной температуры, выдержки при этой температуре, охлаждения до 120÷125°С и выдержки при этой температуре подавляют в процессе вулканизации конкурирующие процессы и активируют основной процесс серной вулканизации. Это позволяет в большей степени по сравнению с наиболее близким аналогом сохранить геометрическую форму вырубаемой заготовки, снизить припуск на дальнейшую механическую обработку, повысить твердость и эксплуатационные показатели.
Нагрев до максимальной температуры менее 1,5 часов ограничен технологическими возможностями, увеличение этого времени более 2-х часов ведет к нарушению геометрической формы. Выдержка при максимальной температуре менее 4-х часов не дает полной вулканизации, увеличение времени выдержки более 4,5 часов ведет к охрупчиванию заготовки, снижению прочности и твердости. Охлаждение заготовки после нагрева до максимальной температуры менее 120°С ведет к неполному протеканию процесса вулканизации, снижению прочности кругов. Охлаждение до температуры более 125°С ведет к снижению твердости и прочности. Выдержка при температуре 120÷125°С менее 1,0 часа не дает полной вулканизации заготовки; более 1,5 часов - снижение прочности и твердости.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Формовочную смесь прокатывают в ленту необходимой толщины и вырубают из нее круглые заготовки, из которых изготавливают отрезные круги. Затем полученные заготовки подают в печь и нагревают до максимальной температуры 180÷185°С в течение 1,5÷2,0 часов, выдерживают при этой температуре в течение 4,0÷4,5 часов, а затем охлаждают до 120÷125°С и выдерживают при этой температуре 1,0÷1,5 часов.
Согласно предлагаемому способу были изготовлены отрезные круги 300×3×32 мм, содержащие шлифовальный материал и вулканитовую связку, которая содержит твердый натрий-бутадиеновый каучук, жидкий низкомолекулярный каучук, каптакс, серу, тиурам, активные наполнители. Заготовки кругов помещали в печь и нагревали до 180÷185°С в течение 1,5÷2,0 часов, выдерживали при этой температуре, охлаждали и вновь выдерживали при меньшей температуре с заявляемыми режимами. Данные испытаний приведены в таблице.
Таблица
Технологические режимы вулканизации отрезных кругов
№
Время нагрева до максимальной температуры, час
Время выдер-жки, час
Темпера-тура охлажде-ния, °C
Время выдержки при температуре охлаждения (120÷125°C), час
Припуск под мехобработ-ку, мм
Твердость, ЗИ (звуковой индекс)
Коэффициент шлифования
Скорость разрушения, м/с
1
1,0
5,0
115
0,75
5
31
0,75
95
2
1,5
4,5
120
1,5
2,5
35
1,25
150
3
1,75
4,25
122,5
1,25
2,0
37
1,45
165
4
2,0
4,0
125
1,0
2,3
35
1,4
160
5
2,5
3,5
130
1,0
4,0
31
0,8
100
Известный способ вулканиза-ции
16,0
-
-
-
7,0
33
1,0
100
Как видно из таблицы, припуск на механическую обработку сократился в 2,5÷3 раза, скорость разрушения и коэффициент шлифования выросли в 1,5 раза.
Предлагаемый способ найдет применение в абразивной промышленности при изготовлении преимущественно отрезных кругов на вулканитовой связке.
Источники информации
1. Абразивные материалы и инструменты. Каталог-справочник. НИИ информации по машиностроению. М., 1976, с.197.
2. В.Н.Любомудров, Н.Н.Васильев и др. Абразивные инструменты и их изготовление, Машгиз, 1953, с.340.