Vulcanizarea și caracteristicile sale. Legile de bază ale procesului de vulcanizare a cauciucurilor de diverse naturi Analiza de sistem a cineticii vulcanizării

concluzii

Pe baza unei analize de sistem a procesului de gumare a benzii galvanizate, sunt identificate modele și metode, a căror utilizare este necesară pentru implementarea metodei de control: un model de simulare a procesului de uscare a acoperirii polimerului, o metodă de optimizare a parametrilor tehnologici ai polimerizării. proces bazat pe un algoritm genetic și un model de control al procesului neuro-fuzzy.

S-a stabilit că dezvoltarea și implementarea unei metode de control al procesului de vulcanizare a benzii galvanizate pe o unitate de acoperire polimerică bazată pe rețele neuro-fuzzy este o problemă științifică și tehnică relevantă și promițătoare din punct de vedere al beneficiilor economice, reducerea costurilor și optimizarea producției.

S-a stabilit că procesul de vulcanizare a benzii galvanizate în cuptoarele unei unități de acoperire a metalului este un obiect multiconectat cu parametri distribuiți de-a lungul coordonatei, care funcționează în condiții nestaționare și necesită o abordare sistematică a studiului.

Au fost determinate cerințele pentru suportul matematic al sistemului de control pentru obiectele termice multiconectate ale unei unități de acoperire metalică: asigurarea funcționării în comunicare directă cu obiectul și în timp real, o varietate de funcții îndeplinite în timp ce sunt relativ neschimbate în timpul funcționării, schimb de informații cu un număr mare de surse și consumatori ai acestuia în procesul de rezolvare a problemelor de bază, performanță în condiții care limitează timpul de calcul al acțiunilor de control.

SUPORT MATEMATIC PENTRU SISTEMUL DE CONTROL NEURAL-FUCZ AL OBIECTELOR TERMICE MULTI-CONECTATE ALE UNITĂȚII DE ACOPERURI METALICE GUMMATE

Analiza sistemului de control al obiectelor termice multiconectate ale unei unități de acoperire cauciucate

Design conceptual - stadiul inițial proiectare, la care se iau decizii care determină apariția ulterioară a sistemului și se realizează cercetarea și coordonarea parametrilor soluțiilor create cu posibila lor organizare. În prezent, treptat se realizează că pentru a construi sisteme la un nivel de noutate calitativ diferit, și nu doar pentru a le moderniza, este necesar să fim înarmați cu idei teoretice despre direcția în care se dezvoltă sistemele. Acest lucru este necesar pentru organizarea managementului acestui proces, care va crește atât indicatorii de calitate ai acestor sisteme, cât și eficiența proceselor de proiectare, operare și exploatare a acestora.

În această etapă este necesară formularea unei probleme de control, din care obținem obiectivele cercetării. După analizarea procesului de polimerizare a benzii galvanizate ca obiect de control, este necesar să se determine limitele domeniului subiectului care sunt de interes atunci când se construiește un model de control al procesului, i.e. determina nivelul necesar de abstractizare a modelelor de construit.

Cea mai importantă tehnică de cercetare a sistemelor este reprezentarea oricăror sisteme complexe sub formă de modele, i.e. aplicarea unei metode de cunoaștere în care descrierea și studiul caracteristicilor și proprietăților originalului este înlocuită cu o descriere și studiul caracteristicilor și proprietăților unui alt obiect, care în caz general are o cu totul altă reprezentare materială sau ideală. Este important ca modelul să nu afișeze obiectul de studiu în sine în forma cea mai apropiată de original, ci doar acele proprietăți și structuri ale acestuia care sunt într-o măsură mai mare interesat în atingerea scopului cercetării.

Sarcina de control este de a seta astfel de valori ale parametrilor procesului de vulcanizare a benzii galvanizate care să permită atingerea coeficientului maxim de aderență cu un consum minim de energie.

Există o serie de cerințe pentru calitatea produselor laminate prevopsite produse, care sunt descrise în GOST, enumerate în secțiunea 1.3. Procesul de uscare în cuptoarele unității de acoperire cauciucate afectează doar calitatea aderenței la substrat. Prin urmare, astfel de defecte, cum ar fi neuniformitatea acoperirii, deviația de luciu și gropile nu sunt luate în considerare în această lucrare.

Pentru a efectua procesul de uscare a unei acoperiri polimerice, este necesar să se cunoască următorul set de parametri tehnologici: temperaturile a 7 zone de cuptor (Tz1...Tz7), viteza liniei (V), densitatea și capacitatea de căldură a substratului metalic. (, s), grosimea și temperatura inițială a benzii (h, Tinit.) , intervalul de temperatură de polimerizare a vopselei aplicate ().

În producție, acești parametri sunt de obicei numiți o rețetă.

Parametri precum puterea ventilatoarelor instalate în zonele cuptorului, volumul de aer curat furnizat, parametrii pericolului de explozie a lacurilor sunt excluși din luare în considerare, deoarece afectează viteza de încălzire a zonelor înainte de uscare și concentrația de exploziv. gaze, care nu sunt dezvăluite în această lucrare. Reglarea lor se realizează separat de controlul procesului de vulcanizare în sine.

Să stabilim sarcinile de cercetare care trebuie îndeplinite pentru a atinge obiectivul de management. Rețineți că starea actuală a analizei sistemului impune cerințe speciale asupra deciziilor luate pe baza studiului modelelor obținute. Nu este suficient să obțineți pur și simplu soluții posibile (în acest caz, valorile temperaturii zonelor cuptorului) - este necesar ca acestea să fie optime. Analiza de sistem, în special, ne permite să propunem tehnici de luare a deciziilor pentru o căutare țintită a soluțiilor acceptabile prin eliminarea celor care sunt în mod evident inferioare altora conform unui criteriu de calitate dat. Scopul aplicării sale la analiza unei probleme specifice este de a aplica abordarea sistemelorși, dacă este posibil, metode matematice riguroase, pentru a crește valabilitatea deciziei luate în contextul analizării unei cantități mari de informații despre sistem și a multor soluții potențiale.

Datorită faptului că în această etapă cunoaștem doar parametrii de intrare și de ieșire ai modelelor, îi vom descrie folosind o abordare „cutie neagră”.

Prima sarcină care trebuie rezolvată este construirea unui model de simulare a procesului de uscare a acoperirii, adică. obține o descriere matematică a unui obiect, care este utilizată pentru a efectua experimente pe un computer în scopul proiectării, analizei și evaluării funcționării obiectului. Acest lucru este necesar pentru a determina la ce valoare va crește temperatura suprafeței metalului (Tsur.out) la părăsirea cuptorului la valori date de viteza benzii, grosime, densitate, capacitatea termică și temperatura inițială a metalului, precum și temperaturile. a zonelor cuptorului. În viitor, o comparație a valorii obținute la ieșirea acestui model cu temperatura de polimerizare a vopselei ne va permite să tragem o concluzie despre calitatea aderenței acoperirii (Figura 10).

Figura 10 - Model conceptual de simulare a procesului de uscare a acoperirii

A doua sarcină este dezvoltarea unei metode de optimizare a parametrilor tehnologici ai procesului de vulcanizare a benzilor galvanizate. Pentru a o rezolva, este necesară formalizarea criteriului calității managementului și construirea unui model de optimizare a parametrilor tehnologici. Datorită faptului că reglementarea regim de temperatură se efectuează din cauza schimbărilor de temperatură a zonelor cuptorului (Tz1...Tz7), acest model ar trebui să optimizeze valorile acestora (Tz1opt...Tz7opt) conform criteriului de control al calității (Figura 11). Acest model primește și temperaturi de vulcanizare ca intrare, deoarece fără acestea este imposibil să se determine calitatea aderenței vopselei la substratul metalic.

Figura 11 - Model conceptual pentru optimizarea parametrilor procesului

Serghei G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yuri V. Pyatakov, Alexander A. Maslov Introduceți titlul articolului aici Serghei G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yurii V. Pyatakov, Ale ksandr A. Maslov Introduceți titlul de articolul de aici Limba engleză Buletinul VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 Recenzia articol/eview articol UDC 6.53 DOI: http://doi.org/0.094/30-0-06-3-93-99 Pachet software pentru rezolvarea problemelor de modelare matematică a procesul de vulcanizare izotermă Sergey G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yuri V. Pyatakov, Alexander A. Maslov [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Departamentul de Sisteme Informaționale și de Control, Voronezh. stat univ. ing. Tekhn., Revolution Ave., 9, Voronezh, Rusia Departamentul de chimie și tehnologie chimică a compușilor organici și procesării polimerilor, Voronezh. stat univ. ing. Tekhn., Leninsky Ave., 4, Voronezh, Rusia Rezumat. Pe baza principiilor generale ale vulcanizării cu sulf a cauciucurilor diene, sunt luate în considerare principiile implementării eficiente a procesului folosind sisteme de structurare multicomponentă. Se observă că descrierea mecanismului de acțiune al sistemelor complexe de reticulare este complicată de varietatea interacțiunilor componentelor și de influența fiecăreia dintre ele asupra cineticii vulcanizării, ceea ce duce la diverse rețete și complicații tehnologice ale tehnologia actuală și afectează calitatea și indicatorii tehnici și economici ai producției de produse din cauciuc. O analiză de sistem a procesului de vulcanizare izotermă a fost efectuată pe baza unor abordări teoretice binecunoscute și a inclus integrarea diferitelor metode și tehnici de cercetare într-un singur set de metode interconectate. În timpul analizei cineticii vulcanizării, s-a constatat că parametrii pentru formarea unei rețele spațiale de vulcanizate depind de mulți factori, a căror evaluare necesită un software special matematic și algoritmic. Ca urmare a stratificării obiectului studiat, au fost identificate principalele subsisteme. A fost dezvoltat un pachet software pentru rezolvarea problemelor cinetice directe și inverse ale procesului de vulcanizare izotermă. Suportul informativ „Vulcanizare izotermă” este dezvoltat sub formă de programe de aplicație pentru modelarea matematică a procesului de vulcanizare izotermă și are ca scop rezolvarea problemelor cinetice directe și inverse. La rezolvarea problemei de rafinare schema generala transformări chimice, s-a folosit un mecanism universal, inclusiv reacții chimice secundare. Produsul software include algoritmi numerici rezolvarea unui sistem de ecuații diferențiale. Pentru a rezolva problema cinetică inversă, se folosesc algoritmi de minimizare funcțională în prezența restricțiilor asupra parametrilor necesari. Pentru a descrie modul de lucru cu acest produs, este furnizată o diagramă bloc logică a programului. Este dat un exemplu de rezolvare a unei probleme cinetice inverse folosind programul. Suportul informatic dezvoltat este implementat în limbajul de programare C++. Pentru determinarea concentrației inițiale a agentului de vulcanizare propriu-zis s-a folosit o dependență universală, care permite utilizarea unui model cu proprietăți variate ale sistemelor de structurare multicomponentă Cuvinte cheie: vulcanizare izotermă, modelare matematică, diagramă cinetică a vulcanizării, suport informațional Pachetul software pentru rezolvarea problemelor de modelare matematică a procesului de întărire izotermă Serghei G Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yurii V. Pyatakov, Aleksandr A. Maslov [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Departamentul de sisteme de informare și control, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Av. evoluție, 9 Voronezh, Departamentul de chimie și tehnologia chimică a compușilor organici și a polimerilor din SUA, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Av. Leninsky, 4 Voronezh, ussia Rezumat. Pe baza legilor generale ale cauciucurilor diene de vulcanizare cu sulf au fost discutate principiile reticularii eficiente folosind agenți multicomponenti. Se observă că descrierea mecanismului de acțiune al sistemelor complexe de reticulare sunt complicate de diversitatea interacțiunilor componentelor și de influența fiecăreia dintre ele asupra cineticii de întărire, ducând la o varietate de complicații tehnologice ale tehnologiei reale și afectează calitatea și indicatorii tehnici și economici ai producției de produse din cauciuc. pe baza abordărilor teoretice cunoscute sa realizat analiza de sistem a procesului de întărire izotermă. Acesta a inclus integrarea diferitelor tehnici și metode într-un singur set de. În cadrul analizei cineticii de vulcanizare s-a constatat că formarea parametrilor rețelei spațiale vulcanizate depind de mulți factori, pentru a se aprecia care necesită un suport matematic și algoritmic special. Ca urmare a stratificării obiectului au fost identificate următoarele subsisteme majore. A fost dezvoltat un pachet software pentru rezolvarea problemelor cinetice directe și inverse în procesul de întărire izotermă. Suport informațional Vulcanizarea izotermă este un set de aplicații de modelare matematică a întăririi izoterme. Este destinat problemelor cinetice directe și inverse. La rezolvarea problemei de clarificare a schemei generale a transformărilor chimice utilizate mecanism universal, inclusiv reacții chimice secundare. Pentru rezolvarea problemei cinetice inverse a fost utilizat algoritmul de minimizare funcțională cu constrângeri asupra parametrilor necunoscuți. Afișează o diagramă a programului. A fost introdus un exemplu de rezolvare a problemei cinetice inverse cu programul. Dataware a fost implementat în limbajul de programare C++. S-a aplicat dependența universală pentru determinarea concentrației inițiale a agentului de întărire. Permite utilizarea unui model cu proprietăți diferite ale sistemelor de întărire multicomponente. decizii informate. Cuvinte cheie: întărire izotermă, modelare matematică, schema cineticii de întărire, software informațional Pentru citare Tikhomirov S.G., Karmanova O. V., Pyatakov Yu.V., Maslov A.A. Pachet software pentru rezolvarea problemelor de modelare matematică a procesului de vulcanizare izotermă // Vestnik VGUIT. 06. 3. S 93 99. doi:0.094/30-0-06-3-93-99 Pentru citare Tihomirov S.G., Karmanova O.V., Pyatakov Yu.V., Maslov A.A Pachetul software pentru rezolvarea problemelor de modelare matematică a izotermei procesul de întărire. Vestnik VSUET. 06. nr 3 p. 93 99 (în us.). doi:0.094/30-0-06-3-93-99 93

Buletinul VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 94 Introducere Până în prezent, s-au stabilit principii generale de vulcanizare cu sulf a cauciucurilor diene, pe baza existenței unor agenți de vulcanizare a elastomeriei (EAV) reali în compoziții. Cu toate acestea, principiile implementării eficiente a procesului folosind sisteme de structurare multicomponentă nu au fost suficient studiate. Descrierea mecanismului acțiunii lor este complicată de varietatea interacțiunilor componentelor și de influența fiecăruia dintre ele asupra cineticii vulcanizării. Acest lucru duce la diverse rețete și complicații tehnologice ale tehnologiei actuale și afectează calitatea și indicatorii tehnici și economici ai producției de produse din cauciuc. Analiza cineticii vulcanizării a arătat că abordările existente ale descrierii acesteia se bazează pe reacțiile chimice ale macromoleculelor cu agenți de vulcanizare, iar parametrii pentru formarea unei rețele spațiale de vulcanizatoare depind de mulți factori, a căror influență poate fi doar evaluată. cu ajutorul unui software special matematic și algoritmic. Pentru a crește eficiența cercetării, a identifica motivele care conduc la producerea de produse care nu îndeplinesc cerințele de reglementare și pentru a prezice cursul procesului, este necesar să se creeze un software(DE). Scopul acestei lucrări este de a dezvolta un pachet software pentru rezolvarea problemelor cinetice directe și inverse ale procesului de vulcanizare izotermă. Analiza de sistem a procesului de vulcanizare Analiza abordărilor teoretice cunoscute pentru descrierea vulcanizării, precum și a altor procese din industria chimică [4] și aspectele implementării lor practice, ținând cont de caracteristicile etapelor individuale, a făcut posibilă identificarea proprietățile generale ale sistemului și modelele de bază ale proceselor și determină direcția de cercetare pentru obținerea de noi informații privind optimizarea modurilor de vulcanizare și a proprietăților produselor finite. Analiza sistemului include integrarea diferitelor metode și tehnici de cercetare (matematice, euristice), dezvoltate în cadrul diferitelor domenii științifice într-un singur set de metode interconectate. Analiza multivariată a procesului ne-a permis să dezvoltăm structura generală a studiului (Figura). Obiectul de studiu este slab structurat, deoarece conține atât elemente de înaltă calitate (elastomeri, umpluturi, condiții de proces) cât și puțin studiate (sisteme de structurare multicomponentă, perturbări necontrolate), care tind să domine. Structura generală include elemente care trebuie justificate teoretic (model cinetic, procese de transfer de căldură și masă, optimizarea modului, procese de procesare). Astfel, pentru a evalua metodele de rezolvare, este necesar să se identifice toate relațiile existente și să se stabilească influența acestora, ținând cont de interacțiunile asupra comportamentului întregului sistem în ansamblu. Analiza structurii generale a arătat că proprietățile mecanice ale vulcanizatelor sunt determinate de reacțiile chimice ale macromoleculelor cu agenți de vulcanizare, iar pentru a evalua parametrii rețelei spațiale de vulcanizate este necesar să se elaboreze un software matematic și algoritmic special. Ca urmare a stratificării obiectului studiat, au fost identificate următoarele subsisteme principale:) analiza și contabilizarea fenomenelor de fluctuație termică care asigură accelerarea reacții chimice;) model cinetic de vulcanizare; 3) optimizarea modurilor de vulcanizare, asigurând proprietățile mecanice necesare. Modelarea matematică a procesului de vulcanizare izotermă Obținerea de informații fiabile despre procesele de reticulare a elastomerilor cu sisteme de structurare complexe este strâns legată de problemele de proiectare, optimizare și control al modurilor de vulcanizare în industrie. Se știe că una dintre modalitățile tradiționale de descriere a cineticii formale a vulcanizării este utilizarea de funcții definite în bucăți pentru etapele individuale ale procesului: perioada de inducție, structurare și inversare. Descrierea procesului în ansamblu și calculul constantelor cinetice au fost efectuate în prezent numai pentru anumite tipuri de cauciucuri și sisteme de vulcanizare. Principalele concluzii despre cinetica procesului se bazează pe sisteme model cu analogi cu greutate moleculară mică ai elastomerilor. În același timp, nu este întotdeauna posibilă extinderea datelor cantitative obținute la procesele de producție.

Buletinul VSUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 Figura. Schema studierii procesului de vulcanizare a elastomerilor Figura. Schema studiului procesului de vulcanizare a elastomerilor Evaluarea proprietăților fizice și mecanice ale cauciucurilor industriale, conform datelor obținute la întreprindere, este, desigur, o metodă progresivă în rezolvarea problemei modelării procesului de vulcanizare, dar necesită o unitate internă strictă. a abordării fizico-chimice în fiecare etapă a studiului și dezvoltării algoritmilor și programelor de calcul. La această întrebare nu se poate răspunde decât prin efectuarea cu atenție a experimentelor conform unui design compatibil cu modelul cinetic propus și calculând mai multe versiuni alternative ale modelului. Acest lucru necesită o metodă independentă pentru a stabili numărul de mecanisme de reacție formale responsabile de structurarea compoziției elastomerice. Metode tradiționale Analiza proceselor din domeniul timpului nu face posibilă separarea clară a proceselor cu interacțiuni sinergice, ceea ce, la rândul său, nu permite utilizarea lor pentru analiza cauciucurilor industriale. La rezolvarea problemei clarificării schemei generale a transformărilor chimice, este recomandabil să se procedeze de la un mecanism maxim într-un anumit sens. Prin urmare, schema cinetică include reacții suplimentare care descriu formarea și distrugerea legăturilor polisulfurice labile (laborator Vu), ciclizarea intramoleculară și alte reacții care conduc la modificarea macromoleculelor, formarea unui macroradical și reacția acestuia cu pandantive DAV. Sistemul de ecuaţii diferenţiale (DE) pentru etapele procesului va avea următoarea vedere: dca / dt k CA k4ca C *, dc / dt k CA kc k4ca C * k 8C *, dc * / dt k C k3 k5 k7 C * k C k C C, 6 VuLab 4 A * dcvust / dt k3 C * , dcvulab / dt k5c k6cvulab, dcc / dt k7 C *, dc * / dt k8c k 8C *, dc / dt k8 C. () 95

Buletinul VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 96 Condiții inițiale: 0 0 CA S8 AC Akt C ; C00; C00; * VuSt C00; C00; VuLab C C 0 C 0, * C 0 0; CO 4,95; unde ς, θ, η, coeficienți, concentrația inițială de sulf, concentrația inițială de accelerator, θ concentrația inițială de activator (oxid de zinc), [C (0)] η concentrația inițială de macroradicali. Aici A este agentul de vulcanizare real; Precursorul cusăturii; B* forma sa activă; C sulf legat intramolecular; Unități de plasă de vulcanizare stabile și labile VuSt, VuLab; cauciuc; * macroradical cauciuc ca urmare a descompunerii prin fluctuație termică; coeficienții stoichiometrici α, β, γ și δ, k, k, k 8, k 9 (k 8) constantele vitezei de reacție legate de etapele corespunzătoare ale procesului. Problema cinetică directă (DKP) este sarcina de a găsi concentrația unităților de vulcanizare în funcție de timp. Soluția PZK este redusă la soluția sistemului DE () în condiții inițiale date. Curba cinetică a procesului de vulcanizare este determinată de mărimea cuplului Mt. Problema de cinetică inversă (IKP) este problema identificării constantelor vitezei de reacție, a coeficienților stoichiometrici și a variabilelor din sistem (). Soluția OZK se realizează prin minimizarea funcționalelor: unde Ф k, k,..., k, k, 8 8 t к q k, k,..., k8, k 8, tdt 0 q k, k,.. ., k, k, t 8 8 M t M M M С min / max min Vu (), (3) M max, M min respectiv valorile maxime și minime ale coeficientului. Mt, la scară largă Descrierea software-ului Software-ul „Vulcanizare izotermă” este dezvoltat ca un set de programe de aplicație (APP) pentru rezolvarea problemelor asociate modelării matematice a procesului de vulcanizare izotermă. Pentru a rezolva sistemul DE, pachetul oferă metode numerice, inclusiv: metoda Runge-Kutta de ordinul al patrulea; metoda Adams. Rezolvarea problemei cinetice inverse se rezumă la estimarea constantelor vitezei de reacție, a coeficienților stoichiometrici și a variabilelor în sistemul DE (). Pentru a minimiza funcționalitatea () din pachetul software, următoarele metode pot fi utilizate la discreția utilizatorului: coborâre în coordonate, Hook-Jeeves, Rosenbrock, Powell, Nelder-Mead, medierea coordonatelor (folosind elemente de căutare aleatoare). Metode de gradient (ordinul întâi): cea mai abruptă coborâre, direcții conjugate (Fletcher-Reeves), metrică variabilă (Davidon-Fletcher-Powell), gradienți paraleli (Zangwill). Figura prezintă o diagramă bloc a software-ului dezvoltat. Procesul de identificare a constantelor vitezei de reacție, a coeficienților de ecuație și a coeficienților stoichiometrici se realizează în mai multe etape: digitizarea reogramelor; traducerea cuplurilor în concentrații; determinarea concentrațiilor inițiale; determinarea valorilor parametrilor necesari ai constantelor care asigură un minim de funcționalitate (). Digitalizarea reogramelor se poate face manual sau automat folosind programul GrDigit integrat în pachet. Prelucrarea datelor experimentale poate fi efectuată atât pentru o măsurătoare, cât și pentru un set (până la 6 reograme). Conversia cuplurilor în concentrația nodurilor de plasă de vulcanizare se realizează după cum urmează: valorile cuplurilor sunt convertite în unități convenționale: convențional / M M M M M (4) tech min max min apoi unitățile convenționale sunt convertite în (mol/kg) prin înmulțirea M convențională cu un factor de scară. Determinarea concentrațiilor inițiale de C 0 DAV se efectuează după formula: A 0 0 CA S8 AC Akt C (5)

Buletinul VSUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 Figura. Diagrama bloc software Figura. Schema software structural Aprobarea software-ului dezvoltat S-au folosit ca date initiale curbele reometrice obtinute in urmatoarele conditii initiale:. Valoarea concentrației de sulf în amestec: = 0,0078 mol/kg.Concentrația acceleratorului: = 0,009 mol/kg. 3. Concentrația activatorului: θ = 0,00 mol/kg. Figura 3 prezintă valorile experimentale și calculate ale concentrației de unități de vulcanizare obținute ca urmare a rezolvării OKZ. Tabelul arată valorile calculate ale constantelor vitezei de reacție, tabelul arată valorile estimate ale coeficienților stoichiometrici și parametrii modelului. Tabel Valoarea constantelor vitezei de reacție Tabelul Valoarea constantelor vitezei de reacție Valori constante constante Valori constante constante Valori k 0, k6 0,553 k 0, k7 0,96 k3 4,8 0-0 k8,3 k4,3 k8" 0, k5.89 0-0 Figura 3. Modificări ale concentrațiilor grilei de vulcanizare puncte în timp. valorile calculate; valori experimentale. Datele experimentale digitizate și prelucrate sunt introduse în program, cele inițiale sunt determinate aproximări și intervalul de căutare a constantelor, după care se selectează metoda de optimizare.Tabel Valorile coeficienților stoichiometrici și parametrii modelului pas α β γ δ ξ θ η,4,0,9,65 0 8 0, 97- 4, 97

Buletinul VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 Concluzie Pe baza unei analize sistematice a abordărilor teoretice ale descrierii vulcanizării, schema structurală generală a studiului acestui proces a fost îmbunătățită. Modelul matematic al procesului de vulcanizare este completat cu condiții inițiale, care sunt definite ca funcții ale concentrațiilor inițiale ale componentelor grupului de vulcanizare. Pentru rezolvarea problemei cinetice inverse se propun criterii suplimentare pentru calitatea modelului. A fost dezvoltat un produs software conceput pentru realizarea lucrărilor de cercetare în studiul proceselor de vulcanizare a compușilor de cauciuc folosind sisteme de structurare multicomponentă. Cutia de viteze are o structură bloc-modulară, care permite extinderea acesteia fără pierderea funcționalității. Direcțiile de modernizare a acestuia sunt includerea în descrierea matematică a modului de vulcanizare neizotermă cu integrarea ulterioară în circuitul sistemului automat de control al procesului ca sistem expert de informare și management pentru emiterea de recomandări pentru gestionarea procesului de vulcanizare și luarea deciziilor. Lucrarea a fost realizată cu sprijinul financiar al misiunii de stat 04/ (numărul de cercetare 304) pe tema „Sinteza sistemelor multifuncționale de control al calității pentru industria alimentară și chimică” REFERINȚE Tikhomirov S.G., Bityukov V.K., Podkopaeva S.V., Khromykh E. A. . si altele.Modelarea matematica a obiectelor de control in industria chimica. Voronej: VGUIT, 0. 96 p. Khaustov I.A. Controlul sintezei polimerilor prin metoda batch bazată pe furnizarea fracționată a componentelor de reacție // Vestnik TSTU. 04. 4 (0) Str. 787 79. 3 Khaustov I.A. Controlul procesului de distrugere a polimerilor în soluție pe baza încărcării fracționate a inițiatorului // Vestnik VGUIT. 04. 4. P. 86 9. 4 Bityukov V.K., Khaustov I.A., Hvostov A.A. şi altele.Analiza de sistem a procesului de distrugere termo-oxidativă a polimerilor în soluţie ca obiect de control // Vestnik VGUIT. 04.3 (6). P. 6 66. 5 Karmanova O.V. Fundamentele fizico-chimice și componentele activatoare ale vulcanizării polidiene: disertație. Dr. Tech. Sci. Voronej, 0. 6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tikhomirov S.G. Modelarea cineticii vulcanizării polidienelor // Vestnik VGUIT. 03.. P. 4 45. 7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Caracterizarea cineticii de vindecare și monitorizarea unei rășini epoxidice folosind DSC, spectroscopie aman și DEA // Compozit. 03. Part A. V. 49. P. 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Numerical Investigation of Curing Process in reaction Injection Molding of rubber for Quality Improvements // Key Engineering Materials. 0. V. 46 463. P. 06. EFEENCES Tihomirov S.G., ityukov V.K. Podkopaeva S.V., Khromykh E.A. et al. Matematicheskoe modeling ob ektov upravleniya v khimicheskoi promyshlennosti Voronezh, VSUET, 0. 96 p. (în limba rusă). Khaustov I.A. Managementul procesului discontinuu de sinteză a polimerilor bazat pe fluxul fracționat al componentelor de reacție. Vestnik TGTU 04, nr. 4 (0), pp. 787 79. (în us.). 3 Khaustov I.A. Controlul procesului de degradare a polimerilor din soluție pe baza încărcării fracționate a inițiatorului. Vestnik VGUIT 04, nr. 4, pp. 86 9 (în limba rusă). 4 ityukov V.K., Khaustov I.A., Hvostov A.A. Analiza de sistem a degradării termooxidative a polimerilor în soluție ca obiect de control. Vestnik VGUIT 04, nr. 3 (6), pp. 6 66. (în rusă). 5 Karmanova O.V. Fiziko-khimicheskie osnovy i aktiviruyushchie komponenty vulknizatsii polidienov Voronezh, 0. (în usian). 6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tikhomirov S.G. Modelarea cineticii polidienelor de vulcanizare. Vestnik VGUIT 03, nr., pp. 4 45. (în rusă). 7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Caracterizarea cineticii de vindecare și monitorizarea unei rășini epoxidice folosind DSC, spectroscopie aman și DEA. Compozit, 03, partea A, vol. 49, pp. 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Numerical Investigation of Curing Process in reaction Injection Molding of rubber for Quality Improvements. Materiale de inginerie cheie. 0, vol. 46 463, pp. 06.98

Buletinul VSUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 INFORMAȚII DESPRE AUTORI Sergey T. Tikhomirov Profesor, Departamentul de Sisteme Informaționale și de Control, Voronezh Universitate de stat Tehnologii de inginerie, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Rusia, [email protected] Olga V. Karmanova Şef Departamentul, profesor, Departamentul de Chimie și Tehnologia Chimică a Compușilor Organici și Prelucrării Polimerilor, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Leninsky Prospekt, 4, Voronezh, 394000, Rusia, [email protected] Yuri V. Pyatakov Profesor asociat, Departamentul de Sisteme Informaționale și de Control, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Rusia, [email protected] Alexander A. Maslov student postuniversitar, Departamentul de Sisteme Informaționale și de Control, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Rusia, [email protected] INFORMAȚII DESPRE AUTORI Serghei G. Tikhomirov profesor, departamentul de sisteme de informare și control, Universitatea de stat Voronezh de tehnologii de inginerie, evoluție Av., 9 Voronezh, ussia, [email protected] Olga V. Karmanova profesor, șef de departament, departament de chimie și tehnologie chimică a compușilor organici și procesării polimerilor, Universitatea de Stat de Tehnologii de Inginerie Voronezh, Av. Leninsky, 4 Voronezh, usia, [email protected] Yurii V. Pyatakov profesor asociat, departamentul de sisteme de informare și control, Universitatea de stat Voronezh de tehnologii de inginerie, evoluție Av., 9 Voronezh, usia, [email protected] Aleksandr A. Maslov student absolvent, departamentul de sisteme de informare și control, Universitatea de stat Voronezh de tehnologii de inginerie, evoluție Av., 9 Voronezh, usia, [email protected] CRITERIU DE AUTORITATE Serghei T. Tikhomirov a propus o metodologie pentru efectuarea unui experiment și a organizat teste de producție Alexander A. Maslov a revizuit sursele din literatura de specialitate cu privire la problema studiată, a efectuat un experiment, a efectuat calcule Olga V. Karmanova Consultarea în timpul studiului Yuri V. Pyatakov a scris manuscrisul, l-a corectat înainte de trimiterea către editor și este responsabil pentru plagiat. CONFLICT DE INTERESE Autorii declară că nu există conflict de interese. CONTINUARE Serghei G. Tikhomirov a propus o schemă a experimentului și a organizat teste de producție Aleksandr A. Maslov revizuire a literaturii despre o problemă investigată, a efectuat un experiment, a efectuat calcule Olga V. Karmanova consultație în timpul studiului Yurii V. Pyatakov a scris manuscrisul, corectează-l înainte de a depune în editare și este responsabil pentru plagiat. CONFLIC DE INTERES Autorii nu declară conflict de interese. PRIMIT 7.07.06 PRIMIT 7.7.06 ACCEPTAT PENTRU PRINT.08.06 ACCEPTAT 8..06 99

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

VulcanizAție-- un proces tehnologic de interacțiune a cauciucurilor cu un agent de vulcanizare, în timpul căruia moleculele de cauciuc sunt reticulate într-o singură rețea spațială. Agenții de vulcanizare pot fi: sulf, peroxizi, oxizi metalici, compuși de tip amină etc. Pentru creșterea vitezei de vulcanizare se folosesc diverși catalizatori acceleratori.

Vulcanizarea crește caracteristicile de rezistență ale cauciucului, duritatea, elasticitatea, rezistența la căldură și la îngheț și reduce gradul de umflare și solubilitate în solvenți organici. Esența vulcanizării este combinația de macromolecule liniare de cauciuc într-un singur sistem „reticulat”, așa-numita rețea de vulcanizare. Ca urmare a vulcanizării, între macromolecule se formează legături încrucișate, numărul și structura cărora depind de metoda B. În timpul vulcanizării, unele proprietăți ale amestecului vulcanizat nu se modifică monoton în timp, ci trec printr-un maxim sau un minim. Gradul de vulcanizare la care se realizează cea mai bună combinație a diferitelor proprietăți fizice și mecanice ale cauciucului se numește optim de vulcanizare.

Vulcanizarea se realizează de obicei pe un amestec de cauciuc cu diverse substanțe care asigură proprietățile de performanță necesare ale cauciucului (materiale de umplutură, de exemplu, funingine, cretă, caolin, precum și dedurizatori, antioxidanți etc.).

În cele mai multe cazuri, cauciucurile de uz general (natural, butadienă, stiren butadienă) sunt vulcanizate prin încălzirea lor cu sulf elementar la 140-160°C (acid sulfuric). Legăturile intermoleculare rezultate apar prin unul sau mai mulți atomi de sulf. Dacă cauciucului se adaugă 0,5-5% sulf, se obține un vulcanizat moale (tuburi și anvelope auto, bile, tuburi etc.); adăugarea de 30-50% sulf duce la formarea unui material dur, inelastic - ebonita. Vulcanizarea sulfului poate fi accelerată prin adăugarea unor cantități mici de compuși organici, așa-numiții acceleratori de vulcanizare - captax, tioram etc. Efectul acestor substanțe se manifestă pe deplin numai în prezența activatorilor - oxizi metalici (cel mai adesea oxid de zinc).

În industrie, vulcanizarea sulfului se realizează prin încălzirea produsului vulcanizat în matrițe sub tensiune arterială crescută sau sub formă de produse neformate (în formă „liberă”) în cazane, autoclave, vulcanizatoare individuale și dispozitive de vulcanizare continuă. etc. În aceste dispozitive, încălzirea se realizează cu abur, aer, apă supraîncălzită, electricitate și curenți de înaltă frecvență. Formele sunt de obicei plasate între plăcile încălzite ale unei prese hidraulice. Vulcanizarea cu sulf a fost descoperită de C. Goodyear (SUA, 1839) și T. Hancock (Marea Britanie, 1843). Pentru vulcanizarea cauciucurilor cu destinație specială se folosesc peroxizi organici (de exemplu, peroxid de benzoil), rășini sintetice (de exemplu, fenol-formaldehidă), compuși nitro și diazo și alții; Condițiile procesului sunt aceleași ca pentru vulcanizarea cu sulf.

Vulcanizarea este posibilă și sub influența radiațiilor ionizante - radiații g din cobalt radioactiv, un flux de electroni rapid (vulcanizarea cu radiații). Metodele de cauciuc fără sulf și radiații fac posibilă obținerea de cauciucuri care au rezistență termică și chimică ridicată.

În industria polimerilor, vulcanizarea este utilizată în producția de extrudare a cauciucului.

Vulcanizarea la preparațieecauciucuri

Procesul tehnologic de reparare a anvelopelor constă în pregătirea zonelor avariate pentru aplicarea materialelor de reparații, aplicarea materialelor de reparații pe zonele avariate și vulcanizarea zonelor în curs de reparare.

Vulcanizarea zonelor reparate este una dintre cele mai importante operațiuni la repararea anvelopelor.

Esența vulcanizării este că atunci când este încălzit la o anumită temperatură, are loc un proces fizico-chimic în cauciucul nevulcanizat, în urma căruia cauciucul capătă elasticitate, rezistență, rezistență și alte calități necesare.

Când două bucăți de cauciuc lipite împreună cu lipici de cauciuc sunt vulcanizate, ele se transformă într-o structură monolitică, iar rezistența conexiunii lor nu diferă de rezistența de aderență a materialului de bază din interiorul fiecărei piese. Totodată, pentru a asigura rezistența necesară, bucățile de cauciuc trebuie presate - presate sub o presiune de 5 kg/cm2.

Pentru ca procesul de vulcanizare să aibă loc, nu este suficient să-l încălziți doar la temperatura necesară, adică la 143+2°; Procesul de vulcanizare nu are loc instantaneu, așa că anvelopele încălzite trebuie păstrate un anumit timp la temperatura de vulcanizare.

Vulcanizarea poate avea loc la temperaturi mai mici de 143°, dar durează mai mult. Deci, de exemplu, dacă temperatura scade de la cea specificată cu doar 10°, timpul de vulcanizare ar trebui dublat. Pentru a reduce timpul de preîncălzire în timpul vulcanizării, se folosesc manșete electrice, care permit încălzirea simultană pe ambele părți ale anvelopei, reducând astfel timpul de vulcanizare și îmbunătățind calitatea reparațiilor. Când are loc încălzirea unilaterală a anvelopelor de grosime mare, are loc supravulcanizarea secțiunilor de cauciuc în contact cu echipamentul de vulcanizare și subvulcanizarea cauciucului cu partea opusă. Timpul de vulcanizare, în funcție de tipul de deteriorare și de dimensiunea anvelopei, variază de la 30 la 180 de minute pentru anvelope și de la 15 la 20 de minute pentru camere.

Pentru vulcanizarea în autovehicule se utilizează un aparat de vulcanizare staționar model 601, produs de trustul GARO.

Setul de lucru al aparatului de vulcanizare include corsete pentru sectoare, strângere corset, căptușeli de profil și profil lateral, cleme, tampoane de presiune, saci de nisip, saltele.

Cu o presiune a aburului în cazan de 4 kg/cm2, temperatura de suprafață necesară a echipamentului de vulcanizare este de 143"+2°. La o presiune de 4,0--4,1 kg/cm2, supapa de siguranță trebuie să se deschidă.

Dispozitivele de vulcanizare trebuie inspectate de un inspector de cazane înainte de a fi puse în funcțiune.

Deteriorările interioare ale anvelopelor sunt vulcanizate pe sectoare, daunele externe sunt vindecate pe plăci folosind căptușeli de profil. Prin deteriorare (în prezența manșetelor electrice, acestea sunt vulcanizate pe o placă cu căptușeală de profil, în absența manșetelor electrice, separat: mai întâi din interior pe sector, apoi din exterior pe o placă cu căptușeală de profil.

Manșeta electrică este formată din mai multe straturi de cauciuc și un strat exterior de chafer cauciucat, în mijlocul căruia se află o spirală de sârmă nicrom pentru încălzire și un termostat pentru a menține o temperatură constantă (150°).

industria vulcanizarii reparatii anvelope

Orez. 4. Aparat staționar de vulcanizare GARO model 601: 1 - sector; 2 -- placa laterala; 3 -- cazan-generator de abur; 4 -- cleme mici pentru camere; 5 -- suport pentru camere; 6 -- manometru; 7-clema pentru anvelope; 8 - focar; 9 -- sticla apometrului; 10 -- pompa manuala cu piston; 11 -- tub de aspirație

Înainte de vulcanizare, sunt marcate limitele zonei anvelopelor de reparat. Pentru a elimina lipirea, pudrați-l cu pudră de talc, precum și un sac de nisip, o manșetă electrică și echipamente de vulcanizare (sectoare, căptușeli de profil etc.) în contact cu anvelopa.

La vulcanizarea pe un sector, sertizarea se realizează prin strângerea unui corset, iar la vulcanizarea pe o placă, folosind un sac de nisip și o clemă.

Căptușelile profilului (banda de rulare și talonul) sunt selectate în funcție de locația anvelopei care urmează să fie reparată și de dimensiunea acesteia.

În timpul vulcanizării, manșeta electrică este amplasată între anvelopă și sacul de nisip.

Orele de început și de sfârșit ale vulcanizării sunt marcate cu cretă pe o placă specială instalată în apropierea echipamentului de vulcanizare.

Anvelopele reparate trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

1) anvelopele nu trebuie să aibă zone nereparate;

2) pe interiorul anvelopei nu trebuie să existe umflături sau urme de delaminare a plasturelui, subvulcanizare, pliuri sau îngroșări care afectează performanța tubului;

3) secțiunile de cauciuc aplicate de-a lungul benzii de rulare sau a peretelui lateral trebuie să fie complet vulcanizate la o duritate Shore de 55-65;

4) suprafețele benzii de rulare mai mari de 200 mm restaurate în timpul procesului de reparație trebuie să aibă un model identic cu întreaga bandă de rulare a anvelopei; trebuie aplicat un model de „vehicul tot terenul” indiferent de dimensiunea suprafeței de rulare restaurată;

5) forma talonelor anvelopei nu trebuie distorsionată;

6) nu sunt permise îngroșări și depresiuni care distorsionează dimensiunile exterioare și suprafața anvelopei;

7) zonele reparate nu ar trebui să aibă întârzieri; prezența cochiliilor sau a porilor de până la 20 mm 2 în suprafață și până la 2 mm în adâncime este permisă într-o cantitate de cel mult două pe decimetru pătrat;

8) calitatea reparației anvelopelor trebuie să asigure kilometrajul lor garantat după reparație.

Vulcanizarea la preparațieecamere de luat vederi

Similar procesului de reparare a anvelopelor, procesul de reparare a tubului constă în pregătirea zonelor deteriorate pentru petice, petice și întărire.

Scopul lucrărilor de pregătire a zonelor deteriorate pentru petice include: identificarea daunelor ascunse și vizibile, îndepărtarea petelor vechi nevulcanizate, rotunjirea marginilor cu colțuri ascuțite, asprurea cauciucului în jurul daunelor, curățarea camerelor de praful aspru.

Orez. 5. Sector pentru vulcanizarea anvelopelor: 1 -- sector; 2 -- anvelopă; 2 -- corset; 4 -- strângeți

Orez. 6. Vulcanizarea deteriorării talonului a anvelopei de pe placa talonului: 1 - anvelopă; 2 -- placa laterala: 3 -- captuseala laterala; 4 -- sac de nisip; 5 -- placa metalica; 6 -- clemă

Deteriorarea vizibilă este dezvăluită prin inspecție externă în condiții de iluminare bună și conturată cu un creion chimic.

Pentru a identifica daune ascunse, adică mici înțepături care sunt invizibile pentru ochi, camera, într-o stare umflată, este scufundată într-o baie de apă, iar locul puncției este determinat de bulele de aer care ies, care sunt, de asemenea, conturate cu o substanță chimică. creion. Suprafața deteriorată a camerei este rugoasă cu o piatră de carborundum sau cu o perie de sârmă la o lățime de 25-35 mm de la limitele deteriorării, împiedicând pătrunderea prafului rugos în interiorul camerei. Zonele aspre sunt curățate cu o perie.

Materialele de reparatie pentru repararea tuburilor de interior sunt: cauciuc de camera nevulcanizata de 2 mm grosime, cauciuc pentru tuburi neadecvate pentru reparatie si chafer cauciucat. Toate perforațiile și rupturile de până la 30 mm sunt sigilate cu cauciuc brut, nevulcanizat. Daunele mai mari de 30 mm sunt reparate folosind cauciuc pentru camere. Acest cauciuc trebuie sa fie elastic, fara fisuri sau deteriorari mecanice. Cauciucul brut este împrospătat cu benzină, acoperit cu lipici cu o concentrație de 1:8 și uscat timp de 40-45 de minute. Camerele sunt aspre cu o perie de sârmă sau piatră de carborundum pe o mașină de degroșat, după care sunt curățate de praf, împrospătate cu benzină și uscate timp de 25 de minute, apoi acoperite de două ori cu adeziv cu o concentrație de 1: 8 și uscate după fiecare aplicare. timp de 30-40 de minute la o temperatură de 20--30°. Chaferul este acoperit o dată cu adeziv cu o concentrație de 1:8, apoi se usucă.

Plasturele este decupat în așa fel încât să acopere orificiul pe toate părțile cu 20-30 mm și să fie cu 2-3 mm mai mic decât limitele suprafeței aspre. Se aplică pe zona reparată a camerei cu o parte și se rulează treptat cu o rolă pe toată suprafața, astfel încât să nu rămână bule de aer între aceasta și cameră. Atunci când lipiți petice, trebuie să vă asigurați că suprafețele de lipit sunt complet curate, fără umiditate, praf și pete de grasime.

În cazurile în care camera are o ruptură mai mare de 500 mm, aceasta poate fi reparată prin tăierea piesei deteriorate și introducerea în locul acesteia a aceleiași piese dintr-o altă cameră de aceeași dimensiune. Această metodă de reparare se numește îmbinarea camerei. Lățimea îmbinării trebuie să fie de cel puțin 50 mm.

Filetele exterioare deteriorate ale corpurilor de supape sunt restaurate cu ajutorul matrițelor, iar filetele interne sunt restaurate folosind robinete.

Dacă este necesară înlocuirea supapei, aceasta este tăiată împreună cu flanșa și o altă supapă este vulcanizată în noua locație. Locația supapei vechi este reparată ca deteriorare normală.

Vulcanizarea zonelor deteriorate se realizează folosind un aparat de vulcanizare model 601 sau un aparat de vulcanizare GARO pentru camere de vulcanizare. Timpul de vulcanizare pentru plasturi este de 15 minute, iar flanșele este de 20 de minute la o temperatură de 143+2°.

În timpul vulcanizării, camera este presată cu o clemă printr-o placă de lemn pe suprafața plăcii. Suprapunerea trebuie să fie cu 10-15 mm mai mare decât plasturele.

Daca zona de reparat nu se incadreaza pe placa, atunci aceasta se vulcanizeaza in doua-trei instalatii succesive (rate).

După vulcanizare, mărgelele de pe suprafața negroșată sunt tăiate cu foarfece, iar marginile peticelor și bavurile sunt îndepărtate pe piatra unei mașini de degroșat.

Camerele reparate trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

1) camera umplută cu aer trebuie etanșată atât de-a lungul corpului camerei, cât și la locul unde este atașată supapa;

2) plasturii trebuie să fie strâns vulcanizat, fără bule și porozitate, duritatea lor trebuie să fie aceeași ca și cauciucul camerei;

3) marginile peticelor și flanșelor nu trebuie să aibă îngroșări sau decojire;

4) filetul supapei trebuie să fie în stare bună.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Conceptul de materiale nemetalice. Compoziția și clasificarea cauciucului. Importanța economică națională a cauciucului. Cauciucuri de uz general si special. Vulcanizare, etape, mecanisme și tehnologie. Rezistența la deformare și proprietăți la frecare ale cauciucurilor și cauciucurilor.

lucrare curs, adăugată 29.11.2016

Cinetica vulcanizării cauciucului. Caracteristici de vulcanizare a amestecurilor pe baza combinației de cauciucuri SKD-SKN-40 cu sisteme convenționale de vulcanizare cu sulf. Mecanismul de distrugere a polimerului. Caracteristici ale distrugerii polimerilor în diferite stări fizice și de fază.

raport de practică, adăugat la 04.06.2015

Tipuri de cauciuc, caracteristici ale utilizării sale în industrie și tehnologia de fabricație. Influența introducerii de ingrediente suplimentare și a utilizării vulcanizării în fabricarea cauciucului asupra proprietăților finale ale produsului. Protecția muncii în timpul lucrului.

teză, adăugată 20.08.2009

Prepararea elastomerilor termoplastici dinamici prin amestecarea cauciucului cu termoplastic cu vulcanizarea simultană a elastomerului în timpul procesului de amestecare (metoda de vulcanizare dinamică). Caracteristici ale influenței concentrației cauciucului asupra proprietăților amestecurilor mecanice.

lucru curs, adăugat 06.08.2011

Tehnologie de fabricare a produselor din plastic prin presare. Principalele grupe de materiale plastice, proprietățile lor fizice, dezavantajele și metodele de prelucrare. Proprietăți speciale ale cauciucului, în funcție de tipul de cauciuc utilizat. Esența și semnificația vulcanizării.

munca de laborator, adaugat 05.06.2009

Analiza proiectării mașinii. Esența procesului de vulcanizare și funcționarea echipamentului. O matriță cu deșeuri reduse și o metodă de producere a pieselor folosind aceasta. Conținutul lucrărilor de reparații mecanice. Elaborarea de propuneri de modernizare și îmbunătățire.

lucrare curs, adaugat 22.12.2014

Conceptul și etapele principale ale procesului de îmbinare a cablurilor, metode și principii de implementare a acestuia. Secvența de lucru cu metoda la rece de îmbinare a cablurilor folosind compusul K115N sau K-15, prin încălzire liberă urmată de vulcanizare.

rezumat, adăugat 12.12.2009

Scopul, dispozitivul, principiul de funcționare al unei cutii de viteze melcate cu melc superior. Compoziția chimică și proprietățile oțelului 20X. Instrumente de măsurare utilizate în reparații. Măsuri de siguranță la repararea echipamentelor tehnologice.

teză, adăugată 28.04.2013

Tehnologie pentru producerea peleților și brichete combustibile, cărbune, așchii de lemn, lemn de foc. Biogaz, bioetanol, biodiesel: caracteristici de fabricație și domenii de utilizare practică, echipamentul necesarși materiale, perspective de utilizare în Komi.

lucrare curs, adaugat 28.10.2013

Tehnologii de bază pentru prelucrarea anvelopelor de automobile și a produselor din cauciuc. Modalități posibile de utilizare a cauciucului pesmet. Domenii de aplicare a cordonului. Lista echipamentelor pentru prelucrarea anvelopelor prin piroliză și metode mecanice.

Metode de bază de vulcanizare a cauciucului. Pentru a conduce principalul proces chimic tehnologia cauciucului - vulcanizare - se folosesc agenti de vulcanizare. Chimia procesului de vulcanizare constă în formarea unei rețele spațiale, incluzând macromolecule de cauciuc liniare sau ramificate și legături încrucișate. Din punct de vedere tehnologic, vulcanizarea constă în prelucrarea amestecului de cauciuc la temperaturi de la normal la 220˚C sub presiune și mai rar fără ea.

În cele mai multe cazuri, vulcanizarea industrială se realizează folosind sisteme de vulcanizare care includ un agent de vulcanizare, acceleratori și activatori de vulcanizare și contribuie la un proces mai eficient de formare a unei rețele spațiale.

Interacțiune chimicăîntre cauciuc și agentul de vulcanizare este determinată de activitatea chimică a cauciucului, adică. gradul de nesaturare a lanțurilor sale, prezența grupărilor funcționale.

Activitatea chimică a cauciucurilor nesaturate se datorează prezenței legăturilor duble în lanțul principal și mobilității crescute a atomilor de hidrogen în grupările a-metilenului adiacente dublei legături. Prin urmare, cauciucurile nesaturate pot fi vulcanizate cu toți compușii care reacționează cu dubla legătură și cu grupările ei învecinate.

Principalul agent de vulcanizare pentru cauciucurile nesaturate este sulful, care este de obicei folosit ca sistem de vulcanizare împreună cu acceleratorii și activatorii acestora. Pe lângă sulf, puteți utiliza peroxizi organici și anorganici, rășini alchilfenol-formaldehidă (APFR), compuși diazoici și compuși polihalogenuri.

Activitatea chimică a cauciucurilor saturate este semnificativ mai mică decât activitatea cauciucurilor nesaturate, astfel încât pentru vulcanizare este necesară utilizarea unor substanțe cu reactivitate ridicată, de exemplu diverși peroxizi.

Vulcanizarea cauciucurilor nesaturate și saturate poate fi efectuată nu numai în prezența agenților de vulcanizare chimici, ci și sub influența influențelor fizice care inițiază transformări chimice. Acestea sunt radiații de înaltă energie (vulcanizarea radiațiilor), radiațiile ultraviolete (fotovulcanizarea), expunerea pe termen lung temperaturi mari(termovulcanizare), acțiunea undelor de șoc și a altor surse.

Cauciucurile care conțin grupe funcționale pot fi vulcanizate de-a lungul acestor grupe folosind substanțe care reacţionează cu grup functional cu formarea unei legături încrucișate.

Principii de bază ale procesului de vulcanizare. Indiferent de tipul de cauciuc și de sistemul de vulcanizare utilizat, în timpul procesului de vulcanizare apar unele modificări caracteristice ale proprietăților materialului:

· Plasticitatea amestecului de cauciuc scade brusc și apare rezistența și elasticitatea vulcanizatelor. Astfel, rezistența unui amestec de cauciuc brut pe bază de NC nu depășește 1,5 MPa, iar rezistența unui material vulcanizat nu este mai mică de 25 MPa.

· Activitatea chimică a cauciucului este redusă semnificativ: la cauciucurile nesaturate se reduce numărul de legături duble, la cauciucurile saturate și cele cu grupe funcționale se reduce numărul de centri activi. Datorită acestui fapt, rezistența vulcanizatului la influențe oxidative și alte agresive crește.

· Creste rezistenta materialului vulcanizat la temperaturi joase si ridicate. Astfel, NK se întărește la 0ºС și devine lipicios la +100ºС, iar vulcanizatul își păstrează rezistența și elasticitatea în intervalul de temperatură de la –20 la +100ºС.

Această natură a modificării proprietăților materialului în timpul vulcanizării indică în mod clar apariția proceselor de structurare, care se termină cu formarea unei rețele spațiale tridimensionale. Pentru ca vulcanatul să-și păstreze elasticitatea, legăturile încrucișate trebuie să fie suficient de rare. Astfel, în cazul NC, flexibilitatea termodinamică a lanțului este păstrată dacă există o legătură încrucișată la 600 de atomi de carbon ai catenei principale.

Procesul de vulcanizare se caracterizează și prin unele modele generale de modificări ale proprietăților în funcție de timpul de vulcanizare la o temperatură constantă.

Deoarece proprietățile de vâscozitate ale amestecurilor se modifică cel mai semnificativ, vâscozimetrele cu rotație de forfecare, în special reometrele Monsanto, sunt folosite pentru a studia cinetica vulcanizării. Aceste dispozitive vă permit să studiați procesul de vulcanizare la temperaturi de la 100 la 200ºС timp de 12 - 360 de minute cu diferite forțe de forfecare. Înregistrătorul dispozitivului notează dependența cuplului de timpul de vulcanizare la o temperatură constantă, adică curba de vulcanizare cinetica, care are forma de S si mai multe sectiuni corespunzatoare etapelor procesului (Fig. 3).

Prima etapă a vulcanizării se numește perioada de inducție, etapa de ardere sau etapa de pre-vulcanizare. În această etapă, amestecul de cauciuc trebuie să rămână fluid și să umple bine întreaga matriță, prin urmare proprietățile sale sunt caracterizate de momentul de forfecare minim M min (vâscozitate minimă) și timpul t s în care momentul forfecare crește cu 2 unități față de cel minim. .

Durata perioadei de inducție depinde de activitatea sistemului de vulcanizare. Alegerea unui sistem de vulcanizare cu o anumită valoare t s este determinată de greutatea produsului. În timpul vulcanizării, materialul este mai întâi încălzit la temperatura de vulcanizare și, datorită conductivității termice scăzute a cauciucului, timpul de încălzire este proporțional cu masa produsului. Din acest motiv, pentru vulcanizarea produselor cu greutate mare, trebuie selectate sisteme de vulcanizare care să asigure o perioadă de inducție suficient de lungă și invers pentru produsele cu greutate mică.

A doua etapă se numește perioada principală de vulcanizare. La sfârșitul perioadei de inducție, particulele active se acumulează în masa amestecului de cauciuc, determinând o structurare rapidă și, în consecință, o creștere a cuplului până la o anumită valoare maximă M max. Totuși, finalizarea celei de-a doua etape nu este considerată timpul de atingere a M max, ci timpul t 90 corespunzător lui M 90. Acest moment este determinat de formula

M90 = 0,9 DM + M min,

unde DM este diferența de cuplu (DM = M max – M min).

Timpul t 90 este optimul de vulcanizare, a cărui valoare depinde de activitatea sistemului de vulcanizare. Panta curbei în perioada principală caracterizează viteza de vulcanizare.

A treia etapă a procesului se numește etapa de re-vulcanizare, care în majoritatea cazurilor corespunde unei secțiuni orizontale cu proprietăți constante pe curba cinetică. Această zonă se numește platou de vulcanizare. Cu cât platoul este mai larg, cu atât amestecul este mai rezistent la supravulcanizare.

Lățimea platoului și cursul ulterior al curbei depind în principal de natura chimică a cauciucului. În cazul cauciucurilor liniare nesaturate, precum NK și SKI-3, platoul nu este larg și atunci proprietățile se deteriorează, adică. declinul curbei (Fig. 3, curba A). Procesul de deteriorare a proprietăților în stadiul de revulcanizare se numește revenire. Motivul inversării este distrugerea nu numai a lanțurilor principale, ci și a legăturilor încrucișate formate sub influența temperaturii ridicate.

În cazul cauciucurilor saturate și a cauciucurilor nesaturate cu structură ramificată (un număr semnificativ de legături duble în unitățile laterale de 1,2) în zona de revulcanizare, proprietățile se modifică ușor și, în unele cazuri, chiar se îmbunătățesc (Fig. 3, curbe bȘi V), deoarece oxidarea termică a dublelor legături ale unităților laterale este însoțită de structurare suplimentară.

Comportarea amestecurilor de cauciuc în stadiul de supravulcanizare este importantă în producția de produse masive, în special anvelopele de mașini, deoarece, din cauza reversiunii, poate apărea supravulcanizarea straturilor exterioare în timp ce straturile interioare sunt subvulcanizate. În acest caz, sunt necesare sisteme de vulcanizare care ar asigura o perioadă lungă de inducție pentru încălzirea uniformă a anvelopei, de mare vitezăîn perioada principală şi un platou larg de vulcanizare în stadiul de revulcanizare.

Cauciucul natural nu este întotdeauna potrivit pentru fabricarea pieselor. Acest lucru se datorează faptului că elasticitatea sa naturală este foarte scăzută și este foarte dependentă de temperatura externă. La temperaturi apropiate de 0, cauciucul devine dur sau, atunci când este coborât mai mult, devine fragil. La o temperatură de aproximativ + 30 de grade, cauciucul începe să se înmoaie și cu o încălzire suplimentară se transformă într-o stare de topire. Când este răcit înapoi, nu își restabilește proprietățile originale.

Pentru a asigura proprietățile operaționale și tehnice necesare ale cauciucului, cauciucului se adaugă diverse substanțe și materiale - negru de fum, cretă, dedurizatori etc.

În practică, se folosesc mai multe metode de vulcanizare, dar au un lucru în comun - prelucrarea materiilor prime cu sulf de vulcanizare. În unele manuale și documente de reglementare Se spune că compușii sulfului pot fi folosiți ca agenți de vulcanizare, dar de fapt aceștia pot fi considerați astfel doar pentru că conțin sulf. În caz contrar, pot afecta vulcanizarea la fel ca și alte substanțe care nu conțin compuși cu sulf.

Cu ceva timp în urmă s-au efectuat cercetări privind tratarea cauciucului cu compuși organici și anumite substanțe, de exemplu:

fosfor;
seleniu;
trinitrobenzen și o serie de altele.

Dar studiile au arătat că aceste substanțe nu au valoare practică în ceea ce privește vulcanizarea.

Procesul de vulcanizare

Procesul de vulcanizare a cauciucului poate fi împărțit în rece și cald. Primul poate fi împărțit în două tipuri. Primul implică utilizarea semiclorurii de sulf. Mecanismul de vulcanizare folosind această substanță arată astfel. O piesă de prelucrat din cauciuc natural este plasată în vaporii acestei substanțe (S2Cl2) sau în soluția ei, realizată pe baza unui solvent. Solventul trebuie să îndeplinească două cerințe:

Nu trebuie să reacționeze cu semiclorură de sulf.
Ar trebui să dizolve cauciucul.

De regulă, disulfura de carbon, benzina și o serie de altele pot fi utilizate ca solvent. Prezența semiclorurii de sulf în lichid împiedică dizolvarea cauciucului. Esența acestui proces este să saturați cauciucul cu această substanță chimică.

Durata procesului de vulcanizare cu participarea S2Cl2 determină în cele din urmă specificații produsul finit, inclusiv elasticitatea și rezistența.

Timpul de vulcanizare într-o soluție de 2% poate fi de câteva secunde sau minute. Dacă procesul durează prea mult, poate apărea așa-numita supra-vulcanizare, adică piesele de prelucrat își pierd plasticitatea și devin foarte fragile. Experiența sugerează că, cu o grosime a produsului de aproximativ un milimetru, operația de vulcanizare poate fi efectuată în câteva secunde.

Această tehnologie de vulcanizare este soluția optimă pentru prelucrarea pieselor cu perete subțire - tuburi, mănuși etc. Dar, în acest caz, este necesar să se respecte cu strictețe modurile de prelucrare, în caz contrar, stratul superior al pieselor poate fi vulcanizat mai mult decât straturi interioare.

La sfârșitul operațiunii de vulcanizare, părțile rezultate trebuie spălate fie cu apă, fie cu o soluție alcalină.

Există o a doua metodă de vulcanizare la rece. Semnele de cauciuc cu perete subțire sunt plasate într-o atmosferă saturată cu SO2. După un anumit timp, piesele de prelucrat sunt mutate într-o cameră în care este pompat H2S (hidrogen sulfurat). Timpul de păstrare a pieselor de prelucrat în astfel de camere este de 15 – 25 de minute. Acest timp este suficient pentru a finaliza vulcanizarea. Această tehnologie este utilizată cu succes pentru prelucrarea cusăturilor lipite, ceea ce le conferă rezistență ridicată.

Cauciucurile speciale sunt prelucrate folosind rășini sintetice; vulcanizarea folosind acestea nu diferă de cea descrisă mai sus.

Vulcanizare la cald

Tehnologia pentru o astfel de vulcanizare este următoarea. La cauciucul brut turnat se adaugă o anumită cantitate de sulf și aditivi speciali. De regulă, volumul de sulf ar trebui să fie în intervalul 5 – 10%; cifra finală este determinată în funcție de scopul și duritatea piesei viitoare. Pe lângă sulf, se adaugă așa-numitul cauciuc corn (cauciuc dur) care conține 20–50% sulf. În etapa următoare, semifabricatele sunt formate din materialul rezultat și încălzite, adică vindecare.

Încălzirea se realizează folosind diferite metode. Semifabricatele sunt plasate în matrițe metalice sau rulate în țesătură. Structurile rezultate sunt introduse într-un cuptor încălzit la 130 - 140 de grade Celsius. Pentru a crește eficiența vulcanizării, în cuptor se poate crea un exces de presiune.

Semifabricatele formate pot fi plasate într-o autoclavă care conține vapori de apă supraîncălziți. Sau se pun într-o presă încălzită. De fapt, această metodă este cea mai comună în practică.

Proprietățile cauciucului vulcanizat depind de multe condiții. De aceea, vulcanizarea este considerată una dintre cele mai complexe operațiuni utilizate în producția de cauciuc. În plus, calitatea materiei prime și metoda de pre-prelucrare a acesteia joacă un rol important. Nu trebuie să uităm de volumul de sulf adăugat, temperatură, durata și metoda de vulcanizare. În cele din urmă, proprietățile produsului finit sunt afectate și de prezența impurităților. de origini diferite. Într-adevăr, prezența multor impurități permite o vulcanizare adecvată.

ÎN anul trecut acceleratoarele au început să fie folosite în industria cauciucului. Aceste substanțe adăugate amestecului de cauciuc accelerează procesele, reduc costurile energetice, cu alte cuvinte, acești aditivi optimizează prelucrarea piesei de prelucrat.

La implementarea vulcanizării la cald în aer este necesară prezența oxidului de plumb; în plus, prezența sărurilor de plumb poate fi necesară în combinație cu acizi organici sau cu compuși care conțin hidroxizi acizi.

Următoarele substanțe sunt utilizate ca acceleratori:

sulfură de tiouramidă;
xantați;
mercaptobenzotiazol.

Vulcanizarea efectuată sub influența vaporilor de apă poate fi redusă semnificativ dacă este așa substanțe chimice, ca alcalii: Ca(OH)2, MgO, NaOH, KOH sau săruri Na2CO3, Na2CS3. În plus, sărurile de potasiu vor ajuta la accelerarea proceselor.

Există și acceleratori organici, acestea sunt amine și un întreg grup de compuși care nu sunt incluși în niciun grup. De exemplu, aceștia sunt derivați ai unor substanțe precum aminele, amoniacul și o serie de altele.

Difenilguanidina, hexametilentetramina și multe altele sunt cel mai des folosite în producție. Nu este neobișnuit ca oxidul de zinc să fie utilizat pentru a îmbunătăți activitatea acceleratorilor.

Pe lângă aditivi și acceleratori, un rol important îl joacă mediu inconjurator. De exemplu, prezența aerului atmosferic creează condiții nefavorabile pentru vulcanizare la presiune standard. Pe lângă aer, anhidrida carbonică și azotul au un efect negativ. Între timp, amoniacul sau hidrogenul sulfurat au un efect pozitiv asupra procesului de vulcanizare.

Procedura de vulcanizare conferă cauciucului noi proprietăți și le modifică pe cele existente. În special, elasticitatea acestuia se îmbunătățește etc. Procesul de vulcanizare poate fi controlat prin măsurarea constantă a proprietăților în schimbare. De regulă, determinarea rezistenței la tracțiune și a rezistenței la tracțiune este utilizată în acest scop. Dar aceste metode de control nu sunt precise și nu sunt folosite.

Cauciucul ca produs al vulcanizării cauciucului

Cauciucul tehnic este un material compozit care conține până la 20 de componente care oferă diferite proprietăți acestui material. Cauciucul este produs prin vulcanizarea cauciucului. După cum sa menționat mai sus, în timpul procesului de vulcanizare, se formează macromolecule care asigură proprietățile de performanță ale cauciucului, asigurând astfel o rezistență ridicată a cauciucului.

Principala diferență dintre cauciuc și multe alte materiale este că are capacitatea de a suferi deformații elastice, care pot apărea la diferite temperaturi, variind de la temperatura camerei până la cele mult mai scăzute. Cauciucul depășește în mod semnificativ cauciucul într-o serie de caracteristici, de exemplu, se distinge prin elasticitate și rezistență, rezistență la schimbările de temperatură, expunerea la medii agresive și multe altele.

Ciment pentru vulcanizare

Cimentul pentru vulcanizare se foloseste pentru operatia de autovulcanizare, poate incepe de la 18 grade si pentru vulcanizare la cald pana la 150 de grade. Acest ciment nu conține hidrocarburi. Există, de asemenea, ciment de tip OTR utilizat pentru aplicarea pe suprafețe rugoase din interiorul anvelopelor, precum și adezivi din seria Type Top RAD și PN OTR cu timp de uscare prelungit. Utilizarea unui astfel de ciment face posibilă obținerea unei durate de viață lungi pentru anvelopele reșapate utilizate pe echipamente speciale de construcții cu kilometraj mare.

Tehnologie de vulcanizare la cald pentru anvelope

Pentru a realiza vulcanizarea la cald a unei anvelope sau a unei camere, veți avea nevoie de o presă. Reacția de sudare dintre cauciuc și piesă are loc într-o anumită perioadă de timp. Acest timp depinde de dimensiunea zonei care este reparată. Experiența arată că va dura 4 minute pentru a repara daune de 1 mm adâncime, în funcție de temperatura specificată. Adică, pentru a repara un defect de 3 mm adâncime, va trebui să petreci 12 minute de timp pur. Nu luăm în calcul timpul de pregătire. Între timp, punerea în funcțiune a dispozitivului de vulcanizare, în funcție de model, poate dura aproximativ 1 oră.

Temperatura necesară pentru vulcanizarea la cald variază de la 140 la 150 de grade Celsius. Pentru a atinge această temperatură nu este nevoie de utilizare echipament industrial. Pentru a repara singur anvelopele, este destul de acceptabil să folosiți aparate electrice de uz casnic, de exemplu, un fier de călcat.

Eliminarea defectelor dintr-o anvelopă sau o cameră de mașină cu ajutorul unui dispozitiv de vulcanizare este o operație destul de intensivă în muncă. Are multe subtilități și detalii și, prin urmare, vom lua în considerare principalele etape ale reparației.

Pentru a oferi acces la locul deteriorării, anvelopa trebuie scoasă de pe roată.
Curățați cauciucul din apropierea zonei deteriorate. Suprafața sa ar trebui să devină aspră.
Suflați zona tratată cu aer comprimat. Cordonul care apare în exterior trebuie îndepărtat; acesta poate fi mușcat cu tăietori de sârmă. Cauciucul trebuie tratat cu un compus de degresare special. Prelucrarea trebuie efectuată pe ambele părți, în exterior și în interior.
Pe interior, pe zona deteriorată trebuie plasat un plasture de mărime pregătit în prealabil. Așezarea începe din partea laterală a talonului anvelopei spre centru.
Din exterior, bucăți de cauciuc brut, tăiate în bucăți de 10-15 mm, trebuie așezate pe locul deteriorării; mai întâi trebuie încălzite pe aragaz.
Cauciucul așezat trebuie să fie presat și nivelat pe suprafața anvelopei. În acest caz, este necesar să se asigure că stratul de cauciuc brut este cu 3-5 mm mai mare decât suprafața de lucru a camerei.
După câteva minute, folosind o polizor unghiular (polizor unghiular), este necesar să îndepărtați stratul de cauciuc brut aplicat. Dacă suprafața goală este slăbită, adică există aer în ea, tot cauciucul aplicat trebuie îndepărtat și operațiunea de aplicare a cauciucului trebuie repetată. Dacă nu există aer în stratul de reparare, adică suprafața este netedă și nu conține pori, piesa care se repara poate fi trimisă sub preîncălzit la temperatura indicată mai sus.
Pentru a poziționa cu precizie anvelopa pe presă, este logic să marcați centrul zonei defecte cu cretă. Pentru a preveni lipirea plăcilor încălzite de cauciuc, între ele trebuie plasată hârtie groasă.

Vulcanizator DIY

Orice dispozitiv de vulcanizare la cald trebuie să conțină două componente:

un element de încălzire;
presa.

Pentru a vă face propriul vulcanizator, este posibil să aveți nevoie de:

fier;
aragaz electric;
piston de la motorul cu ardere internă.

Un vulcanizator de bricolaj trebuie să fie echipat cu un regulator care să îl poată opri când atinge temperatura de funcționare (140-150 grade Celsius). Pentru o prindere eficientă, puteți utiliza o clemă obișnuită.