莫校勝

（深圳市信濠精密技術(shù)股份有限公司，廣東 深圳518000）

橡塑制品、金屬壓鑄制品在生產(chǎn)加工過(guò)程中無(wú)法避免毛邊的出現(xiàn)，這些毛邊大小細(xì)則如發(fā)絲，粗則如碗口，并隨著制品結(jié)構(gòu)的難易程度和模具的磨損程度而千差萬(wàn)別，嚴(yán)重影響制品的外觀及尺寸。若這類制品出現(xiàn)微細(xì)毛邊后，制造企業(yè)多數(shù)通過(guò)人工手削方法處理，加工效率極低，且容易削傷制品，導(dǎo)致制品報(bào)廢；當(dāng)毛邊出現(xiàn)較大時(shí)，人工就無(wú)法削除了，只能停產(chǎn)修模，嚴(yán)重影響企業(yè)正常生產(chǎn)。這些迫使業(yè)界急需尋找快速處理制品毛邊的有效方法及設(shè)備。近些年國(guó)內(nèi)有一些企業(yè)已經(jīng)成功研制出一種液氮修邊機(jī)，該設(shè)備能夠在超低溫環(huán)境下快速去除制品毛邊。趙光賢[1]在橡膠制品的冷凍修邊一文提到冷凍修邊技術(shù)的演變，簡(jiǎn)單介紹了四種冷凍修邊機(jī)的結(jié)構(gòu)。

液氮修邊機(jī)的工作原理是利用液氮急速冷凍使橡塑制品、金屬壓鑄制品在超低溫臨近脆化的環(huán)境下，并通過(guò)高速離心裝置，將耐低微粒連續(xù)、高速噴射在臨近脆化的冷凍制品表面，使制品毛邊與主體自動(dòng)分離，達(dá)到去除效果，并能讓制品恢復(fù)常溫后各項(xiàng)性能恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，不影響使用效果。雖然液氮修邊機(jī)具有高效的修邊能力，但是影響制品修邊的因素有各種各樣，若制造企業(yè)不了解制品的低溫屬性和液氮修邊機(jī)的主要性能，而隨意組合這些因素，是不能快速地導(dǎo)入生產(chǎn)，更不能有效發(fā)揮液氮修邊機(jī)的作用。對(duì)于如何利用液氮修邊機(jī)快速且有效地尋找影響制品修邊效果的主要因素，目前業(yè)界在此方面暫無(wú)明確的文獻(xiàn)資料介紹。

1 研究對(duì)象

以一種橡塑制品——手機(jī)保護(hù)套為研究對(duì)象，探討如何利用液氮修邊機(jī)快速而有效地尋找影響制品修邊效果的主要因素。本手機(jī)保護(hù)套采用抗沖擊性能能力特強(qiáng)的PC材料作為基材，而保護(hù)套四周拐角處采用回彈能力較好的TPE軟膠材料，并采用雙色注塑機(jī)及雙色模具注塑成型。由于TPE材料流動(dòng)性比PC好，手機(jī)保護(hù)套模具在正常情況下量產(chǎn)一段時(shí)間后，制品上的TPE軟膠會(huì)逐漸出現(xiàn)些細(xì)小毛邊或批鋒。這些軟膠毛邊在常溫下用常規(guī)方法難以處理干凈。目前隨著冷凍修邊機(jī)技術(shù)的成熟和推廣，這些毛邊可考慮使用液氮修邊方案來(lái)處理[2]。

2 理論分析和驗(yàn)證

要想使用液氮修邊機(jī)，必須讓手機(jī)保護(hù)套制品邊緣毛邊在超低溫條件下使脆化，又不能破壞制品的整體韌性，所以必須對(duì)手機(jī)保護(hù)套自身的材料的脆化臨界溫度、冷凍噴射粒子的材質(zhì)和顆粒大小、噴射速度、沖擊動(dòng)能等影響因素進(jìn)行理論分析和驗(yàn)證。

首先，考慮液氮的工作溫度和制品的脆化溫度，經(jīng)查閱塑料的耐低溫性得知PC材料的臨界脆化溫度為-100℃，TPE材料的臨界脆化溫度為-60℃.液氮修邊機(jī)使用的前提是不能破壞產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)，因此液氮的工作溫度應(yīng)以TPE材料的脆化溫度為工作溫度。

其次，噴射粒子材質(zhì)的選擇，必須在超低溫下保持自身硬度和韌性，其脆化溫度必須比TPE材料的還要低。經(jīng)了解，PC塑料粒子是低溫下抗沖擊性能最為突出的材料，能保持自身硬度，且來(lái)源廣泛，因此是作為噴射粒子的最佳選擇。

噴射粒子的噴射速度與沖擊動(dòng)能有關(guān)。根據(jù)動(dòng)能計(jì)算公式：

其中，E表示粒子動(dòng)能，m表示粒子質(zhì)量，v表示粒子運(yùn)動(dòng)速度。由此定理可知，動(dòng)能E與運(yùn)動(dòng)速度v二次方成正比，粒子噴射速度越大，其沖擊在制品上的動(dòng)能就越大。

由于液氮修邊機(jī)是在一個(gè)密閉的空間內(nèi)工作的，噴射粒子可以重復(fù)循環(huán)使用，為了讓制品能充分接受微細(xì)的噴射粒子持續(xù)沖擊，須讓液氮修邊機(jī)啟動(dòng)后有足夠的運(yùn)行時(shí)間。但是運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)修邊效果的影響將構(gòu)成主要因素，并需要進(jìn)一步的理論分析及實(shí)際驗(yàn)證。

為了研究液氮的溫度、運(yùn)行時(shí)間及噴射速度，哪個(gè)對(duì)制品修邊效果的影響起主要因素，下面安排了三因素三水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1所示。

表1 試驗(yàn)因素與水平

選用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表所示。其數(shù)據(jù)采集方法為：在每種工況（每個(gè)試驗(yàn)號(hào)）條件下進(jìn)行隨機(jī)抽樣100PCS測(cè)定修邊外觀合格率記入試驗(yàn)結(jié)果，如表2、表3所示。

表2 正交試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果

表3 試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)正交試驗(yàn)結(jié)果分析后得知，影響手機(jī)保護(hù)套制品修邊的較優(yōu)水平為A2B1C2，即工作溫度為-60℃、運(yùn)作時(shí)間為6 min、噴射速度為6 700 r/min，如表3所示，而影響手機(jī)保護(hù)套制品修邊主次因素依次為工作溫度、運(yùn)作時(shí)間、噴射速度。

為了充分驗(yàn)證以上分析結(jié)果，筆者再取100PCS樣品按以上A2B1C2組合進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，冷凍修邊前后效果對(duì)比如圖1所示。

圖1 軟膠毛邊冷凍修邊前后效果對(duì)比

由圖1可知，在外觀方面，手機(jī)保護(hù)套制品在冷凍修邊前其左右TPE軟膠曲面邊緣殘留了長(zhǎng)度不一的毛邊，而冷凍修邊后制品左右邊緣毛邊已被完全去除，沒(méi)有產(chǎn)生其他不良現(xiàn)象，完全達(dá)到品質(zhì)要求。

在性能方面，通過(guò)使用拉力測(cè)試儀對(duì)修邊前后的制品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果如表4、5所示。從表中數(shù)據(jù)對(duì)比得知冷凍前后數(shù)據(jù)并無(wú)明顯變化，都大于100 MPa，檢驗(yàn)結(jié)果均判定為通過(guò)。

表4 保護(hù)套制品冷凍前拉力測(cè)試值（MPa）

表5 保護(hù)套制品冷凍后拉力測(cè)試值（MPa）

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）手機(jī)保護(hù)套在液氮修邊機(jī)內(nèi)冷凍修邊后，制品邊緣的毛邊能被完全去除，沒(méi)有產(chǎn)生其他不良現(xiàn)象，完全達(dá)到品質(zhì)要求，在性能方面，全部樣品都通過(guò)拉伸強(qiáng)度檢測(cè)。

（2）用正交試驗(yàn)方法驗(yàn)證后得知影響手機(jī)保護(hù)套制品修邊的主次因素依次為工作溫度、運(yùn)作時(shí)間、噴射速度，且當(dāng)工作溫度為-60℃、運(yùn)作時(shí)間為6 min、噴射速度為6 700 r/min時(shí)，制品的修邊效果獲得較優(yōu)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙光賢.橡膠制品的冷凍修邊[J].中國(guó)橡膠，2007，23（3）：34-36.

[2]郭旭峰，陶樂(lè)仁.液氮噴淋流態(tài)化速凍系統(tǒng)及冷凍性能研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2003，24（3）：475-477.