豆寶國 匡飛 李宏亮

摘要：通過DOE方法中的正交實(shí)驗(yàn)法對NR材料的汽車發(fā)動機(jī)懸置制品注射硫化過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：通過將制品的靜剛度（Ks）、動靜比（Kd/Ks）定為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，可以準(zhǔn)確地找到靜剛度、動剛度、阻尼值等性能相對穩(wěn)定的工藝參數(shù)并預(yù)測出工藝參數(shù)變化后的性能的變化趨勢，相應(yīng)地，可以找到過程中的諸多變化點(diǎn)對各性能要求影響較大者，以及他們在過程影響中扮演的主次角色。

關(guān)鍵詞：DOE；減震制品；天然橡膠NR；硫化參數(shù)；剛度；發(fā)動機(jī)懸置。

中圖分類號：NG357 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0440-02

1 引言

本文主要以主體配方為天然橡膠的發(fā)動機(jī)懸置制品為研究對象，通過DOE實(shí)驗(yàn)方法找到效率、性能平衡性較高的硫化工藝參數(shù)，并得出各種過程參數(shù)對汽車發(fā)動機(jī)懸置的性能影響差異及大小，且能最大限度地減少試驗(yàn)驗(yàn)證成本和周期，在理論和實(shí)際上有很重要的意義。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 主要材料

普通硫化體系的天然橡膠（NR）混煉膠（邵氏硬度54/55/56A）；16腔發(fā)動機(jī)懸置硫化模具。

2.2 設(shè)備和儀器

XW-221平板硫化機(jī)，上海嚴(yán)潤光機(jī)科技有限公司；YM-RH300T-3000CC型注射硫化機(jī)，無錫陽明橡膠機(jī)械有限公司； MC010-LXS-A邵氏硬度計(jì)，上海嚴(yán)潤光機(jī)科技有限公司；MTS 200Hz彈性體試驗(yàn)機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司。

2.3 方案

2.3.1 實(shí)驗(yàn)因子與水平的確定

本次試驗(yàn)中選取硫化溫度、硫化時(shí)間、橡膠硬度、注膠量四個(gè)因子進(jìn)行試驗(yàn)，具體參數(shù)值設(shè)定如下：

·硫化溫度三個(gè)水平：150-155℃、155-160℃、160-165℃；

·硫化時(shí)間三個(gè)水平：540s、600s、660s；

·橡膠硬度三個(gè)水平： 54A、55A、56A；

·注膠量三個(gè)水平：1470cc、1500cc、1530cc。

因此，該實(shí)驗(yàn)為四因素，三水平。采用正交表如下：

表中有4列，在此表上最多安排四個(gè)三水平因子表中只出現(xiàn)“1”、“2”、“3”三種數(shù)字，可安排三水平因子表中有9行，用此表安排試驗(yàn)一共要做9次試驗(yàn)正交表符號

2.3.2 工藝方案

依據(jù)表1正交表，排列實(shí)驗(yàn)方法如下：

2.4 工藝流程

試樣制作流程

一段混煉 二段混煉 物性試樣制作（在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硬度試樣制作，硫化工藝為：160℃*12min） 試塊硬度檢測（使用邵氏硬度計(jì)）

產(chǎn)品試制流程：

在YM-RH300T-3000CC硫化機(jī)上進(jìn)行產(chǎn)品硫化，工藝為正交表2中參數(shù)的9種方案，其他主要參數(shù)固定，鎖模壓力：200kg/cm?，注射壓力170 kg/cm?，注射速度60L/min。

硫化模具型腔排布示意圖1，選擇圖示中6#腔進(jìn)行剛度實(shí)驗(yàn)：

2.5 測試與分析（靜剛度、動剛度性能）

1、剛度測試條件：

使用每種方案規(guī)劃的硫化時(shí)間、硫化溫度、橡膠硬度、注膠量條件，制備9模制品，每模制品同取6#腔進(jìn)行剛度檢測。

2、分析原理：

受普通硫化體系制品中多硫鍵數(shù)量的影響，當(dāng)硫化程度越優(yōu)時(shí)，則制品動靜比越低（圖3）。

當(dāng)硫化程度波動范圍為w，則造成的靜剛度波動為h，故只有硫化程度在靜剛度峰值附近波動時(shí)，造成的靜剛度波動才會最?。▓D4）。

3 結(jié)果與討論

將正交方案表2樣件進(jìn)行動靜剛度檢測，結(jié)果匯總?cè)缦拢?/p>

將上述綜合評分結(jié)果與正交方案結(jié)合：

3.1 硫化溫度因子A水平1的綜合評分之合K值最高，且K1>K2>K3，即在本次驗(yàn)證方案中，硫化溫度越低則制品的靜剛度、動靜比性能越優(yōu)；硫化時(shí)間越少，則制品的靜剛度、動靜比性能越優(yōu)；膠料硬度和注膠量都是水平2的綜合評分最高，即橡膠硬度僅差1度、注膠量差30cc時(shí)，對靜剛度、動靜比性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于硫化溫度和硫化時(shí)間的，且少于主要影響因子的波動誤差對結(jié)果產(chǎn)生的影響，并在極差R值中也能得到相同的結(jié)論，即極差越大，則此項(xiàng)因子在本試驗(yàn)系統(tǒng)中的影響越大，從結(jié)果上看RA>RB>RD>DC，且RA、RB的值與RC、RD的值相差兩倍左右，故在硫化過程中的影響程度優(yōu)先考慮硫化溫度和硫化時(shí)間，且溫度變化5℃時(shí)大于時(shí)間變化60s對制品性能的影響。

3.2本次驗(yàn)證使用直觀法得出離“最優(yōu)”參數(shù)最近的是綜合評分最高的方案，即方案2：A1B2C2D2；理論上離“最優(yōu)”參數(shù)最近的是各水平評分合K值最高的組合，即A1B1C2D2。

4 結(jié)論

普通硫化體系的橡膠配方下，在150～165℃范圍內(nèi)，硫化溫度波動5℃相對于其他因素波動對發(fā)動機(jī)懸置的靜剛度（Ks）、動靜比（Kd/Ks）影響是最大的；

橡膠硬度雖然直接決定發(fā)動機(jī)懸置的靜剛度（Ks）、動靜比（Kd/Ks）數(shù)值，但相對于硫化溫度在水平5℃、硫化時(shí)間在60s波動時(shí)，對制品性能影響處于弱影響地位；

注膠量帶來的理論上密實(shí)度的變化對制品性能影響同樣處于弱影響地位；

上述以硫化時(shí)間、硫化溫度、橡膠硬度、注膠量因子的研究，可以使用相同的方法驗(yàn)證其他過程因子對硫化程度的影響，如注射溫度、注射速度等等。

參考文獻(xiàn)

[1]梁星宇，周木英.配方與基本工藝.橡膠工業(yè)手冊（修訂版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.343～384.

[2]閔亞能.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）應(yīng)用指南[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6～31.