金属―橡胶减震轴套脱胶问题的分析与预防
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[摘 要]本文以减震轴套产品为例，系统的分析了橡胶与骨架在使用胶黏剂粘接时，为避免产生脱胶质量问题所需要的必要条件，并提出预防其产生脱胶问题的方法和措施。
[关键词]粘接 脱胶 轴套 分析 预防
中图分类号：TQ336 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0088-01
引言
为保证汽车乘坐的舒适性，橡胶与金属相结合的减震产品，应用十分广泛。其中包括天然橡胶和金属相结合的减震结构产品，橡胶与金属之间使用胶黏剂进行粘接。产品硫化后，如果粘接不良，极易在产品的使用过程中出现早期磨损，产生异响并传递震动，使减震功能失效，无法给驾驶者和乘坐者带来预定的舒适性。
1.1 减震轴套的结构形式
减震轴套产品主要由外骨架、天然橡胶和内骨架组成。其生产过程一般为：骨架前处理―涂刷胶黏剂―硫化―缩径―检测。在硫化良好和粘接良好的情况下，一般能够保证减震轴套的使用要求，保证汽车在行驶3～6万公里，不必更换减震轴套。但在粘接不良的情况下，很可能在行驶2万公里内出现早期磨损失效。
1.2 脱胶的原因分析
天然橡胶与金属骨架间的粘接条件要求十分严格，在以下几个方面都会产生粘接不良，造成轴套脱胶的质量问题产生。
1.2.1骨架前处理的表面清洁度达不到要求
在生产过程中，金属骨架在仓存时往往表面附着大量的油脂，骨架本身也有锈蚀，这2类污染物如不彻底清理干净，使金属骨架表面形成干净的金属面，胶粘剂将无法在骨架表面充分结合、扩散、浸润，很难形成金属骨架-胶粘剂之间的有效粘接[1]。内骨架和外骨架在使用前经过脱脂和抛丸处理，来清除表面的杂物和油污。但有时在抛丸后检测发现，骨架的表面仍存在油迹。再排查中发现，丸粒经过长时间使用，处理大量的带油产品，丸粒已经饱含油脂，在抛丸后，使骨架表面受到了二次油污污染。
1.2.2骨架前处理的表面粗糙度对粘接的影响
内骨架的材料大多使用45#钢或经过调质渗碳处理的20#钢。为提高粘接面积和强度，一般对骨架表面进行抛丸处理，来增大骨架的外表面积。但在检查部分脱胶产品时，发现经过调质渗碳处理的20#钢内骨架，并在经过铬钼合金砂抛丸处理后，没有达到表面粗糙度Ra45～60的要求，仅为Ra20，表面光滑，未形成蜂窝状的表面，导致金属骨架与胶黏剂无足够的接触面积，造成产品粘接强度低，从而出现脱胶问题。对此问题进行分析时，发现骨架在调质渗碳处理后，硬度能够达到45HRC，硬度过高，高速丸粒无法在其表面击打出凹坑，而且越打越光滑，形不成有效的蜂窝状表面，无法满足粘接要求。
1.2.3外骨架表面处理后，缩径对粘接的影响
制成产品后，在对轴套进行压脱胶检测时，发现底涂胶黏剂与外骨架表面部分剥离，不是理想状态的橡胶本身之间撕开。调查原因时发现为了提高外骨架的防锈性能，部分外骨架在涂刷胶黏剂前，需对其表面进行磷化处理，使金属的表面形成一层致密的磷化膜。由于轴套外骨架在缩径时，会产生2～5%的外径变化量，但在外径受到挤压的情况下，磷化膜随挤压变形而受到破坏，降低骨架与磷化膜的附着力，从而降低产品粘接强度。
1.2.4涂刷方式不当对粘接的影响
外骨架的边缘膜厚未达到涂刷要求，导致胶黏剂与骨架的粘接强度小，从而导致产品出现脱胶问题。
2 采取预防措施和解决对策
2.1在抛丸后进行脱脂烘干处理。可以把脱脂处理放在抛丸处理的后序，抛丸后再进行骨架脱脂烘干，可以有效避免骨架的二次污染。
2.2在骨架热处理前，先对骨架进行抛丸处理，使其先达到表面粗糙度的要求，再进行调质渗碳处理，提高内骨架刚度。后序再进行抛丸处理，作用只是清除表面的氧化皮或杂物。
2.3把磷化处理安排在缩径工序后。一般骨架表面磷化是为了提高骨架表面的抗腐蚀能力，可以把该工序安排在产品缩径后。在满足防锈要求的同时，使胶黏剂与骨架的金属表面直接粘接，以达到良好的粘接性能要求。采用金属-橡胶减震制品硫化后磷化防护处理的新工艺技术，对NR硫化胶物理性能和钢-NR粘合性能无不良影响，对产品的外观和疲劳性能也无太大影响，完全可以满足生产技术要求[2]。
2.4要求操作者在涂刷边缘时，改变涂刷方式，甚至改为边缘两遍涂刷，以达到标准膜厚要求，并增加边缘的膜厚检测。
改进后满足膜厚要求。
3 结论
（1）金属骨架与橡胶的粘接强度是影响轴套脱胶的主要原因，金属骨架表面清洁度、粗糙度、表面处理方式及粘接剂涂刷方式均能改善粘接强度，预防脱胶问题发生。
（2）本文对产品制造过程因素进行分析，得出了预防脱胶的方法，为产品的工艺过程设计提供了依据。产品工艺过程是需要不断完善和创新的，这样才能保证产品的批量质量稳定，同时也要注意对过程中细节的把握，并形成标准化把改进的成果固化下来。
参考文献
[1] 伍华东.橡胶与金属骨架粘合失效的原因分析及解决方法[J].特种橡胶制品，2005，26（4）：39-43.
[2] 谢彦飞，李斌，宋传江，海.金属-橡胶减震制品硫化后磷化防护的研究[J].橡胶工业，2007，54（1）：38-40.