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汽车门框胶条锯片选型指南

发布者:保定胜策商贸有限公司    发布时间:2020-12-25

汽车门框密封条锯片选型指南
                              ——保定胜策商贸有限公司
汽车密封胶条是通过多材质弹性胶料与不同材质金属骨架的排列组合,满足不同位置产品的装配要求的复合材料。随着生产工艺不断更新,对密封条切断质量及刀具要求进一步提高。
我们在展开该研究之前,往往按照客户提供图纸加工生产,对其刀具设计原理未做深入研究。也往往无法解释,一种刀片在不同环境,所表现出的巨大差异。自2014年,我们成立专项课题组,并在服务客户实践中,积累数据;我们持续对刀具结构、材质、制造工艺,进行探索,也收获了一些经验,期待与用户和同行,坦诚交流。
一、针对弹性材料的刀具设计

密封条常用材料,聚氯乙烯PVC、三元乙丙(EPDM)海绵态材料及密实材料、合成橡胶改性(PP-EPDM)等,其影响切断刀具寿命因素为,弹性材料的已加工面与刀具间摩擦力。所以,越是塑性大的材料切割难度越大,刀具损耗越高,反之硬度越高的材料,越容易加工。
为提升刀具寿命及加工质量,需要根据不同胶料硬度及回弹量,设计不同锥面尺寸的锯片,如下图:
图2,刃部锥面角度小、强度高、适合加工硬料;
图3,锥面角度较大,牺牲了刀具刃部强度、非常锋利、适合切割软料。


(图2)                                              (图3)
二、针对不同骨架材料的刀具设计
金属骨架的切割,导致80%刀具寿命损耗。针对骨架材料结构特点:其切断为断续切削,刀具承受冲击负载;切削过程无冷却条件,且不允许过高切削热;切削参数设定原则为,高线速度、高进给,瞬时切断,降低切面蓄热时间。
针对不同骨架材质,切削方案存在很大差异:
1、合金铝芯骨架及密实胶
属易切削材料,抗拉强度低、质量轻通常为增加其强度,骨架壁厚高于其他材料。
通常,我们采用塑性较高的硬质合金材料作为刃部,刀具基体做抗断续齿设计。该刀强调刃部锋利;为降低切削热,前刀面光洁度要求极高。
  (图4)
    适合该刀具的刃部材料,是经我们反复测试验证的卢森堡钨钴钛合金及PCD(人造金刚石)刃部材料;在锯片基体上,做吸能槽并用树脂弹性胶料填充;锯片端面跳动0.01mm;刀刃磨削分粗、精两序,刃部径向跳动控制在0.01mm。成品动平衡控制在G40。
而针对不同胶料与铝骨架的组合,在经过多次试验并采集现场数据,确定:
图5,该齿形针对硬胶设计,刀尖高低、宽窄交错排列,对称切削。

(图5)
图6,适合加工材质偏软材料,刀具前角15°,刀尖非对称设计,排热能力超强。

(图6)
2、铁基材料骨架
常用胶条骨架材料中,碳结钢、弹簧钢、不锈钢等材料的截面特征是,薄壁、高硬度、高弹性。若使用金属切削刃具,极易造成骨架切口变形及毛刺产生,切削热也易导致废品,所以目前行业通常选择,磨削刀具(人造金刚石电镀磨削刀具)。
根据不同材质骨架的硬度、导热性、截面形状,做分析并推导刀具设计原则:
硬度—材料越硬与切削热成正比。我们需要设计出,在保证刀具寿命最大化的基础上,针对不同硬度,不同排热能力刀型。所以在我们的刀具方案中,出现了连续齿、梳状齿、断续齿等多刀型。见以下图片


A、断续齿端面研磨功能锥面切片

适合加工截面平面度要求较高,骨架壁厚0.5以上厚度碳钢骨架及0.4壁厚以上不锈钢骨架胶条。
B、薄壁类骨架密封条锯片

适合加工壁厚0.5以下厚度碳钢骨架及0.4壁厚以小不锈钢骨架胶条。

不同锯片的选型原则也需要根据具体截面形状、装夹方式、骨架结构进行具体分析:
导热性—根据不同骨架材质的导热性,刀具设计原则为,导热性越高,齿密度越小。如铝的导热性很好,刀具做成齿距较大,齿密度较小的刀具,而不锈钢骨架就适合梳状齿。
截面形状—其决定切削工作量大小,及刀具入刀位置。刀具设计原则是,切削力造成的伤害控制在骨架允许的变形范围内。所以我们的产品系列中,出现多种槽型。
三、实心胶条锯片

实心胶条锯片使用W18Cr4V材料加工,支持2000米/分钟以上线速度。
四、可以根据客户具体需求订制锯片
以上分析,是针对橡胶或骨架中单一材料加工需要考虑的问题,二者结合后,刀具设计思路的是兼顾橡胶与金属材料折中的方案,并按客户要求再做取舍。
金刚砂电镀涂层锯片,以其砂粒牢固强度高、耐热性、良好的涂层疲劳韧性被行业认可。
截面常出现的问题:过热碳化颗粒、金属沿切断方向毛刺、粘附在截面上的金属颗粒、截面平面度、光洁度超差。避免上述问题产生,就成为该类锯片的刀型设计任务目标。
以下分析缺陷对胶条粘接面质量影响:
   截面过热碳化颗粒—碳化颗粒失去橡胶物理特性,离散分布在粘接面,造成有效粘接面积缩小、强度降低。在很多生产现场,碳化颗粒产生往往伴随,刀片侧面黏胶(积瘤),控制该问题关键,在于刀具排热。刀具设计中,做大容削槽设计、保持合理齿距、增大涂层砂粒直径,等措施可以得到有效控制。当然也需要生产过程中对出现磨损迹象的刀具密切的监视,及时更换。
金属沿切断方向毛刺—毛刺造成粘接面顺毛刺方向产生裂隙趋势,往往局部开裂案例都是毛刺问题,雨水顺裂隙进入胶条内部,造成骨架腐蚀、失效。刀具磨损到一定程度,都会出现毛刺,这需要生产线管理控制,但从刀具设计中,可以避免毛刺过早产生,通过控制锯片涂层均匀度、刀具端跳、径跳精度,避免刀具局部过热。另外,切不可出刀方向选择大平面。
截面平面度—粘接面点接触或局部压力过大,易出现局部疲劳,导致断裂。多次现场服务发现,新刀片的该问题,全部在于镀砂中的镍瘤、凸点、镀层末端堆料等缺陷,为此我们设计了防错工装,得以解决。
光洁度超差—截面光洁度差往往使接口蓄胶量过大,粘接强度降低。镀砂刀片的涂层浓度及砂轮目数是决定光洁度的关键,需要根据橡胶材质、硬度做针对性调整。

综上:我们从胶条刀具设计原理上,做分析。在今后服务客户实践中,我们将不断跟进新工艺,通过不断积累的现场数据,设计出更合理刀型,助力企业刀具成本降低、加工质量提升。

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