橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺及专用模具

技术领域

本发明属于橡胶硫化技术领域，涉及一种橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺及专用模具。

背景技术

换能器是电能和声能相互转换的器件，包括发射换能器和接收换能器，在放入水中应用之前，换能器须用一种透声橡胶材料包覆，以免换能器受到物理破坏和海水侵蚀。

橡胶包覆水声换能器通过硫化过程实现，硫化前胶料在水声换能器周围的填充十分关键，填充不均匀极易造成硫化加压过程中水声换能器在包覆层里位置偏移甚至损伤换能器；硫化压力对橡胶包覆水声换能器制备过程也是一种考验，硫化压力过大，会损伤换能器。因此设计硫化工艺及专用模具，确保橡胶均匀包覆在水声换能器上，以及实现低压硫化是水声换能器包覆橡胶生产的过程中的一项重要工作。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的橡胶包覆水声换能器硫化过程填充橡胶不均匀，加压时造成水声换能器在包覆层里位置偏移，硫化压力过大，造成损伤换能器的问题，提供了一种橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺及专用模具，该工艺及专用模具避免了硫化过程填充橡胶不均匀流动对换能器造成的损伤，大幅度提高了水声换能器良品率，并且该工艺过程操作简单、成本低、包覆层橡胶均匀、合格率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（一）水声换能器包覆层橡胶预成型：

取足够量的橡胶片平整放置在预成型模具凹模中，盖上预成型模具凸模，用硫化机常温条件下预压，将橡胶片通过预成型模具压制成包覆水声换能器所需形状橡胶；

（二）硫化：

（1）取出步骤（一）预压成型橡胶，将两块预压成型橡胶包覆在水声换能器上，置于硫化成型模具的凹模腔中，合模加压硫化，硫化温度为100~150℃，硫化时间为20~120分钟；

（2）硫化完成后出模，制得橡胶包覆水声换能器。

所述水声换能器包覆层橡胶预成型常温条件下预压，环境温度为0~50℃。

所述水声换能器包覆层橡胶预成型预压时间为6~72小时。

所述水声换能器包覆层橡胶预成型预压压力为5~20MPa。

所述硫化成型模具硫化压力小于等于1MPa。

一种橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺用模具，其特征在于：包括预成型模具和成型硫化模具，所述预成型模具包括可相互合模的预成型上模板和预成型下模板，所述预成型上模板和预成型下模板分别为合模后相互吻合的凸模和凹模，凸模的凸出形状为半个水声换能器包覆橡胶前的大小及形状，凹模的凹陷形状为半个水声换能器包覆橡胶后的大小及形状，所述成型硫化模具包括成型硫化上模板和成型硫化下模板，所述成型硫化上模板由本体硫化上模板和压线上模板组成，所述本体硫化上模板和成型硫化下模板均为凹模，在成型硫化下模板的模腔外周开设溢胶槽，所述压线上模板及与其对应的成型硫化下模板内表面均设有换能器电缆槽，所述本体硫化上模板和压线上模板与成型硫化下模板合模，压线上模板与成型硫化下模板固定。

所述电缆槽直径≤电缆直径。

所述压线上模板高度＜本体硫化上模板高度。

本发明的优点及有益效果是：

本申请采用预成型模具进行水声换能器包覆层橡胶预成型，预成型后的半成品为半个橡胶包覆水声换能器的大小及形状，有效解决了硫化前胶料在模腔内水声换能器周围的填充橡胶不均匀的问题及硫化时水声换能器受力不均的问题，同时有效避免了水声换能器在包覆橡胶里位置偏移的问题。

2、本发明采用低压硫化，避免了硫化压力过大，损伤换能器的问题。

3、 预成型模具在预成型过程中挤出来的橡胶料可重复使用，节省橡胶材料用料。

4、预成型模具的预成型橡胶半成品大小形状与水声换能器包覆橡胶大小形状一致，硫化过程橡胶在硫化模具模腔中不需要有较大的流动，可实现低压硫化。

5、成型硫化模具的压线上模板，可有效解决硫化过程中的水声换能器的退线问题。

6、本发明提供的工艺操作简单、成本低、合格率高。

附图说明

图1是本发明工艺流程图；

图2是水声换能器包覆层橡胶预成型过程示意图；

图3是水声换能器包覆层橡胶硫化过程示意图。

图4 为本发明预成型模具上模板俯视图。

图5为本发明预成型模具上模板侧视图。

图6为本发明预成型模具下模板俯视图。

图7为本发明预成型模具下模板侧视图。

图8为本发明成型本体硫化模具上模板俯视图。

图9为本发明成型本体硫化模具上模板侧视图。

图10为本发明成型硫化模具压线上模板俯视图。

图11为本发明成型硫化模具压线上模板侧视图。

图12为本发明成型硫化模具下模板俯视图。

图13为本发明成型硫化模具下模板侧视图。

图14为本发明成型硫化模具组装合模图。

其中：

1-橡胶片、2-预成型模具、21-预成型下模板、22-预成型上模板、3-预成型橡胶、4-橡胶包覆前水声换能器、5-橡胶包覆未硫化水声换能器、6-硫化成型模具、61-硫化成型下模板、62-本体硫化上模板、63-压线上模板、64-溢胶槽、65-电缆槽、7-橡胶包覆硫化后水声换能器。

实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

实施例

如图所示，一种橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺及专用模具，包括预成型模具2和成型硫化模具6，所述预成型模具包括可相互合模的预成型上模板22和预成型下模板21，所述预成型上模板22为凸模，凸出形状为半个水声换能器橡胶包覆前的大小及形状，预成型模具下模21板为凹模，凹陷形状为半个橡胶包覆后水声换能器的大小及形状，确保预成型半成品大小形状与水声换能器包覆橡胶大小形状一致，实现低压硫化，所述成型硫化模具6包括成型硫化上模板和成型硫化下模板61，所述成型硫化上模板由本体硫化上模板62和压线上模板63组成，压线上模板63高度小于本体硫化上模板62高度，确保硫化压力全部传递到水声换能器包覆橡胶上，所述本体硫化上模板62和成型硫化下模板61均为凹模，在成型硫化下模板61的模腔外周开设溢胶槽64，确保橡胶包覆水声换能器的外形尺寸准确，所述压线上模板63及与其对应的成型硫化下模板61的内表面均设有换能器电缆槽65，电缆槽65直径小于等于电缆直径，所述本体硫化上模板62和压线上模板63与成型硫化下模板61合模，压线上模板63与成型硫化下模板61采用内六角螺钉固定，确保水声换能器外部电缆上有一定的压力，增加水声换能器外部电缆与成型硫化模具的摩擦力，防止硫化过程中退线问题。

使用上述橡胶包覆水声换能器低压硫化模具进行橡胶包覆水声换能器低压硫化的工艺，包括以下步骤：

（一）水声换能器包覆层橡胶预成型：

取足够量的橡胶片1平整放置在预成型模具凹模21中，盖上预成型模具凸模22，用硫化机常温23℃条件下预压16小时，预压压力为15MPa，将橡胶片1通过预成型模具压制成包覆水声换能器所需形状橡胶3；

（二）硫化：

（1）取出步骤（一）预压成型橡胶3，将两块预压成型橡胶3包覆在水声换能器上，置于硫化成型下模板61的凹模腔中，将压线上模板63与硫化成型下模板61采用内六角螺钉固定，将本体硫化上模板62置于放置有包覆预成型橡胶3的水声换能器的硫化成型下模板61上，合模加压硫化，硫化温度根据橡胶的硫化特性结合换能器耐温性能选择，本实施例选择120℃×40分钟，硫化压力为0.5MPa；

（2）硫化完成后出模，制得橡胶包覆水声换能器7。

实施例

一种使用实施1的专用模具的橡胶包覆水声换能器低压硫化工艺，包括以下步骤：

（一）水声换能器包覆层橡胶预成型

取足够量的橡胶片1平整放置在预成型模具凹模21中，盖上预成型模具凸模22，用硫化机常温23℃条件下预压24小时，预压压力为10MPa，将橡胶片1通过预成型模具压制成包覆水声换能器所需形状橡胶3；

（二）硫化

取出步骤（一）预压成型橡胶3，将两块预压成型橡胶3包覆在水声换能器上，置于硫化成型下模板61的凹模腔中，将压线上模板63与硫化成型下模板61采用内六角螺钉固定，将本体硫化上模板62置于放置有包覆预成型橡胶3的水声换能器的硫化成型下模板61上，合模加压硫化，硫化温度根据橡胶的硫化特性结合换能器耐温性能选择，本实施例选择120℃×40分钟，硫化压力为0.2MPa；

（2）硫化完成后出模，制得橡胶包覆水声换能器7。

取2块与实施例1相同质量的橡胶片1，包覆在水声换能器上，再将包覆橡胶片的水声换能器置于硫化成型下模板61的凹模腔中，将压线上模板63与硫化成型下模板61采用内六角螺钉固定，将本体硫化上模板62置于放置有包覆橡胶片的水声换能器的硫化成型下模板61上，合模加压硫化，硫化温度根据橡胶的硫化特性结合换能器耐温性能选择，本对比例选择120℃×40分钟，硫化压力为0.2MPa；硫化完成后出模即可制得橡胶包覆水声换能器7。

取2块橡胶片1，其质量为实施例1橡胶片1质量的1.1倍，包覆在水声换能器上，再将包覆橡胶片的水声换能器置于硫化成型下模板61的凹模腔中，将压线上模板63与硫化成型下模板61采用内六角螺钉固定，将本体硫化上模板62置于放置有包覆橡胶片的水声换能器的硫化成型下模板61上，合模加压硫化，硫化温度根据橡胶的硫化特性结合换能器耐温性能选择，本对比例选择120℃×40分钟，硫化压力为0.2MPa；硫化完成后出模即可制得橡胶包覆水声换能器7。

由表1中实施例1-2与对比例1-2在消声水槽中的测试数据及对硫化的水声换能器解剖可知，实施例1和实施例2制备的橡胶包覆水声换能器性能良好，解剖包覆橡胶与换能器粘合良好，换能器内部无破坏；对比例1制备的水声换能器谐振频率点处的阻抗小，解剖过程发现包覆橡胶与换能器没有完全粘合上，有脱层现象；对比例2制备的水声换能器的静态电容小，谐振频率点处的阻抗很大，解剖过程发现水声换能器陶瓷环有裂痕。由此可见本发明制备的橡胶包覆水声换能器性能良好。

以上具体实施方式仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。