骨架油封，又稱徑向軸密封件或唇形密封圈，是一種廣泛應用于機械設備中的密封元件，主要用于防止潤滑油泄漏和外部污染物侵入旋轉軸系統。它由橡膠密封體、金屬骨架和自緊螺旋彈簧等部件組成，具有結構簡單、密封可靠、耐磨損等特點，在汽車、工程機械、泵閥等領域發揮著關鍵作用。骨架油封的生產工藝涉及材料科學、機械加工和化學工程等多學科知識，其核心在于確保橡膠與金屬骨架的牢固粘合、唇口的精密成型以及整體密封性能的穩定性。本文以骨架油封的生產工藝和流程為核心，詳細闡述其主要工段、技術要點及質量控制措施，旨在為相關從業者提供技術參考。
骨架油封的生產流程通常分為六個主要工段：膠料準備工段、模具準備工段、骨架準備工段、彈簧準備工段、產品硫化成型工段以及后加工組裝工段。這些工段環環相扣，形成一個完整的閉環生產體系，確保產品從原材料到成品的品質可控。 以下將逐一剖析各工段的工藝細節。
膠料準備是骨架油封生產的基礎工段，直接影響密封件的彈性、耐油性和耐溫性能。該工段的主要工序包括：原材料入廠檢驗、配料、混煉、過濾、加入硫化劑、膠料檢驗和預成型。
首先，原材料（如丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠等合成橡膠，以及填料、增塑劑和防老劑）需經過嚴格檢驗，確保純度、粒徑和化學成分符合標準。合格后，進行配料操作，按照配方比例稱量并混合。混煉過程可采用開煉機或密煉機，將原材料均勻分散，形成膠料基體。為防止焦燒，通常采用兩段法混煉：先混煉主料并過濾雜質，后加入硫化劑（如硫黃或過氧化物）。過濾工序使用擠出機或濾膠機去除異物，提高膠料純凈度。
膠料檢驗是關鍵控制點，包括硬度、拉伸強度、壓縮永久變形和耐油性測試，使用硫化儀、硬度計等設備進行評估。只有合格膠料才能進入預成型階段。傳統預成型在開煉機上制成膠片并裁切，而現代工藝采用精密預成型機（如注射式或擠出式設備），直接成型出精確形狀和重量的半成品。這種方法效率高，重量偏差控制在±0.5%以內，避免了手工誤差。 整個工段強調環境控制，如溫度在20-25℃、濕度低于60%，以防膠料老化。
模具是骨架油封成型的“藍圖”，其精度直接決定唇口幾何形狀和密封效果。該工段涉及模具的設計、加工和表面處理。
模具材料通常選用高碳鋼或合金鋼坯料，先進行鍛壓以消除內應力，然后調質熱處理，提高硬度和韌性。根據油封規格，模具型腔需精密車銑加工，公差控制在±0.01mm。復雜模具（如多唇口設計）可能需數控機床或電火花加工。表面處理包括氮化或鍍硬鉻，以增強耐磨性和脫模性能。氮化層厚度一般為0.3-0.5mm，提高模具壽命至10萬次以上。
模具準備還需考慮熱膨脹系數匹配，確保硫化時尺寸穩定。現代工廠采用CAD/CAM軟件輔助設計，實現快速迭代。
金屬骨架提供油封的剛性和安裝支撐，其準備工段包括沖壓成型和表面處理。
骨架沖壓采用冷沖壓工藝，使用沖床和模具將鋼板（如冷軋鋼或不銹鋼）一次或多級沖壓成環形結構。簡單骨架（如內骨架）可一次成型，而外骨架或組合骨架需多道工序，包括拉伸、翻邊和精沖。沖壓后，進行去毛刺和尺寸檢驗，公差控制在±0.05mm。
表面處理旨在增強橡膠與金屬的粘合強度，常見方法有三種：(1) 堿處理除油后干法噴砂、清洗、干燥并涂膠粘劑；(2) 濕法噴砂后清洗、干燥涂膠；(3) 脫脂、酸洗、磷化后涂膠。磷化層厚度為5-10μm，提供微觀粗糙表面，提高附著力。膠粘劑（如Chemlok系列）需均勻涂布，烘干溫度80-120℃。許多廠家采用連續生產線，實現自動化噴砂和磷化，減少人為污染。 此工段的廢液處理需符合環保標準，如中和磷化液。
自緊螺旋彈簧提供唇口的徑向壓力，確保動態密封。該工段包括彈簧纏繞、對接、切斷和檢驗。
原材料為不銹鋼絲或碳鋼絲，直徑0.2-0.5mm。使用自動纏簧機纏繞成螺旋形，控制圈數和節距。纏繞后，進行對接焊接（激光或電阻焊），確保接頭平滑無凸起。然后切斷至指定長度（如油封周長匹配）。檢驗包括拉力測試（彈簧常數k值）和疲勞試驗，確保在10^6次循環下無失效。 彈簧表面可鍍鋅或涂油防銹。
硫化成型是將膠料、骨架和模具整合的關鍵工段，實現橡膠的交聯和與骨架的粘合。
設備包括普通平板硫化機、抽真空自動硫化機或橡膠注壓機。工藝參數因膠料類型而異：溫度150-180℃，壓力10-20MPa，時間3-10分鐘。抽真空機可去除氣泡，提高密實度。注壓機適用于大批量生產，膠料注入模具腔后加熱硫化。追求高溫短時硫化（如180℃/3min），以提高效率并減少能耗。 成型后，快速冷卻定型，避免唇口變形。
后加工確保油封的外觀和功能完善，包括修整、組裝、檢驗和包裝。
唇口膠邊修整使用專用刀具或激光切割，去除飛邊。外骨架需扣壓固定。裝配彈簧時，確保均勻嵌入唇槽。檢驗涵蓋外觀（無裂紋、氣泡）、尺寸（唇口直徑公差±0.1mm）、硬度（邵氏A 70-90）和密封性能測試（如泄漏率<0.1ml/h）。合格品包裝防塵存儲。
全程質量控制采用ISO/TS 16949標準，包括過程能力指數（CpK>1.33）和在線監測。關鍵技術要點：(1) 粘合強度測試（剝離力>5N/cm）；(2) 環保材料選用（如低VOC膠料）；(3) 自動化集成，如機器人臂組裝，提高一致性。常見問題如焦燒或粘合失效，可通過優化配方和工藝參數解決。
骨架油封的生產工藝體現了精密制造的精髓，從原材料到成品的每個環節都需嚴格把控。隨著工業4.0的推進，數字化監控和智能設備將進一步提升生產效率和產品質量。未來，開發新型材料（如氫化丁腈橡膠）和綠色工藝將成為行業趨勢，推動骨架油封向高性能、長壽命方向發展。
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