瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件的研发与制作

瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件的研发与制作

张通

广州双一乳胶制品有限公司

摘要：对于航空器研制的配套产品来说，必不可少的内容之一就是瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件。目前，我国所使用到的橡胶软管组件太多数从国外采购，所以势必会产生较高的成本。随着我国橡胶软管技术不断的发展，国产的高压充气橡胶软管及软管组合件质量得到逐渐的提升。本文中，进行科学的研发和制作钢丝编织结构的瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件，主体材料和骨架材料分别应用NBR6260（LG）和CR320、Φ0.3mm镀铜钢丝，金属接头采用0Cr18Ni9材质。结果表明这种产品能够适应某特定场合实际应用的标准。

关键词：瞬间高压充气；橡胶软管及软管组合件；研制

长时间以来，我国因橡胶以及骨架材料等技术含量不高，质量稳定性一般，导致不能生产出性能稳定的瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件及软管组合件，大多数是通过国外采购，由此也产生了较大的成本支出。近些年来，不断的研究橡胶软管制造技术，增强创新达到国产化目标已经至关重要。本次研究中，所研发的瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件一方面具有较高的耐压性能，增强使用的稳定性，同时明显的降低了制造成本，使得瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件国产化成为可能。

一、技术要求概况

瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件的工作原理总结为：M9.5×1螺纹端的单向阀处让气源进行经过，之后在橡胶软管组件进行经过，将二氧化碳气体充进另一端储气装置。如果在25MPa状态中将气源可以摘除，而且储气装置和软管组件内压力因为有了单向阀，其产生的功效会让以上两种指标具有恒定的状态。之后将上受气装置进行连接，在其工作时开启单向阀，25MPa高压二氧化碳气体能够经橡胶软管组件渠道，在受气装置内进行释放出，并且在较短的期间获得充气的效果，进而展开工作。这一橡胶软管组件涉及到的技术性能指标包括，工作介质为二氧化碳，Φ6mm的胶管内径，以及25MPa的工作压力。

二、实验情况

首先，应用的原材料主要是NBR6260、CR320、镀铜钢丝、0Cr18Ni9C材质的金属接头、其他材料为橡胶工业市售品。其次，应用到的主要生产设备和检验仪器为开炼机（XK-16）、平板硫化机（200t）、Φ90冷喂挤出机、芬宝扣压机、24锭VP钢丝编织机、硫化罐（Φ1000mm×40000mm）；邵氏A硬度计（XL-A）、老化试验箱（401A）、电子拉力试验机（XLL-250）、自动水压试压泵。试样制备的工艺为，胶料的开炼，加入活性剂、防老剂等、混炼均匀后进行过滤，最后加入促进剂和硫化剂，打三角包八次和薄通三次，最后出片，胶料停置一天之后检验性能合格后待用。软管的制造工艺流程包括，管芯的准备，内管挤出、钢丝编织（带中胶）、刷胶液、包外胶、包水布或包塑料、硫化、冷却、脱芯、水压性能测试等。在制备胶液期间，按照中胶：乙酸乙酯等于1：3的形式，搅拌于搅拌机中，全部的溶解胶料后停止。最后，依照我国相关的标准规定，进行全项性能测试。

三、胶管的设计情况

充气橡胶软管组件的构成，主要是包含有两大部分，即橡胶软管、金属接头。在橡胶的方面中，内胶层、中胶层、外胶层分别是NBR、NBR/CR、CR。

第一，选择在主体胶料。达到产品性能基础上在成本以及橡胶软管便利加工等角度进行仔细的分析，采取最佳的橡胶配方。最终，选用NBR6260作为内胶主体胶料，NBR6260/CR320并用胶为中胶，CR320为外胶主体胶料。通过严格的性能测试以后，结果表明均能够胜任性能测试资格标准，具有安全可靠的性能。

第二，选择骨架材料。在胶管内，骨架材料主要发挥出的功效即为对介质压力展开良好的承受能力。本研究中的瞬间高压充气橡胶软管，需要使用的骨架材料必须要具有较高的曲挠性以及强度，同时具有尽可能小的弯曲半径，具备各种满足标准的优势特征。明确产品骨架材料采取Φ0.3mm镀铜钢丝。进行钢丝外部镀铜，主要的目的是使将钢丝与橡胶之间粘合度进一步的增强，有效的避免于外力状态中，钢丝层出现脱离开内外橡胶层的问题，以防止胶管耐压强力的减小。通过检测Φ0.3mm镀铜钢丝性能，结果其具备良好的使用标准。

第三，设计内胶层厚度。因软管外径尺寸具有一定的限制性特点，同时具有减轻软管单位质量的要求，所以必须要进行必要的考虑，充分确保软管具备较高的整体性能基础上，合理的控制好内胶层厚度，使达到最佳的范围，通过综合性的分析软管各种性能（密封性能、耐压性能、金属接头装配扣压的适应性以及成型工艺过程可行性等）因素，最终确定内胶层厚度为2mm±0.2mm。

第四，设计中胶层。这一层功效即为对于钢丝编织层中存在的孔隙情况进行严密的填充，之后使得内胶层、外胶层、钢丝编织层进行良好的粘结，最终形成统一的整体效果。由于中胶层厚度对钢丝编织层填充有严格的要求，所以最终确定中胶层厚度采用0.3mm±0.05mm。

第五，工艺参数及软管爆破压力确定。橡胶软管的增强层即为钢丝编织层，影响到橡胶软管的耐压强度因素较多，主要涉及到的工艺参数包括增强材料强度、编织角度等。在此次研究中，采取Φ0.3mm镀铜钢丝，同时应用的是24锭钢丝编织机，采用的编织角度为54°44´（平衡角），编织股数为5股线。依照以上结构的相关参数，计算出橡胶管外径尺寸为12.3mm，同时计算得到的橡胶管爆破压力为134.3MPa，最大工作压力为33.56MPa。计算结果显示采用两层钢丝编织工艺，软管设计的最高工作压力与技术要求标准中所提出的25MPa相比较还要高，所以，应用两层钢丝编织能够达到使用标准要求。

第六，设计外胶层厚度。结合橡胶软管的实际性能、使用环境、柔软度等因素考虑，确定外胶层厚度采用2mm±0.3mm，以确保软管外径的尺寸达标。

四、软管组件的设计情况

因橡胶软管组件具有较高的工作压力状态，所以应该将选用金属材质作为接头。同时在节约成本的角度上考虑，最终选择0Cr18Ni9不锈钢作接头材质。进行选择橡胶软管组件金属接头装配方式时，必须要充分的考虑应用橡胶软管组件的条件，并分析软管工作的状态以及压力范围、软管结构以及材料、接头可靠性程度等等，只有均满足标准以后才能够实施设计。因瞬间充气橡胶软管组合件具有较高的使用工作压力状态，所以为了将安全系数进行提升实施扣压式装配方式，并在其在高工作压力的胶管总成中具有较好的实用性，能够有效避免橡胶软管组合件瞬间充气时出现破裂现象，提升安全性。另外，在设计充气软管与气囊连接形式时，橡胶软管两端是通过结构不同的金属接头进行组件，两端分别是M18×1.5外螺纹A型硬密封连接形式、M9.5×1外螺纹连接形式。前者对于一定压力气体进行存储，后者单向阀在开启状态时能够将气囊内部存储气体进行瞬间释放，实现瞬间充气受气装置的目标。

所研制的产品在二氧化碳气体下能承受瞬间充压25MPa的工作模式状态中，能够适应某些特定场合的使用需求标准。

结语

当前，在此次研究中所研发的瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件已经具有良好的应用，并且普遍得到良好的应用成效反馈。通过展开严格的高压充气模式测试，保障了应用期间没有产生不良的情况，而且均满足设计要求。同时，此瞬间高压充气橡胶软管及软管组合件具有良好的经济效益，成功的填补我国在此方面的空缺状态，应用价值巨大。

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