橡胶支座电磁工艺与传统硫化硫化工艺对比分析

橡胶支座电磁工艺与传统硫化硫化工艺对比分析

李晓明1 2

1、丰泽智能装备股份有限公司  河北 衡水  0530002、2 河北省减隔震技术及装置技术创新中心 河北 衡水  053000

摘要：本文通过对叠层橡胶支座传统硫化方法和新型电磁硫化方法支座内部温度场对比分析以及对相应位置橡胶材料性能和支座成品性能的试验，展示了新型电磁硫化方法在硫化效率以及产品性能稳定性方面的优势。

关键词:电磁硫化；叠层橡胶支座；快速硫化

1 概述

隔震结构通过在结构基础与上部结构间设置隔震层，将结构与基础分隔开，减小地面运动能量向上部结构传递，近年来已在高层建筑及桥梁结构中得到广泛应用。橡胶支座作为隔震功能

传统的叠层橡胶支座的生产工艺采用的的设备为平板硫化机，通过锅炉加热导热油或者通过电热管的方式加热硫化机的上下热板，靠热传递的方式将热量传递给钢质模具，然后传递到模具模具内部，再从上下向中间进行热传递，完成橡胶硫化。电磁硫化的方法则是采用在模具上设置高频线圈，通过电磁场原理，直接对叠层橡胶支座内部的加劲钢板进行加热，在支座内部形成多个热源，然后分散传热，实现橡胶的热硫化。

2 温度场对比

通过在支座内部布置温度传感器的方式对支座内部温度进行测量并记录，从而得到叠层橡胶支座硫化过程中的温度场分布，试验以直径为820mm，内部加劲钢板层数为10层的橡胶支座为试验样品，分别在第0#层、1#层、-1#层、3#层、-3#层和5#层的边缘、外圈、内圈以及中心位置布置温度传感器。

针对样品支座，按硫化工艺要求，将平板硫化机上下热板设定为140℃，对支座模具加压10Mpa，传统硫化方法的支座硫化时间为10.5小时，电磁硫化方式的硫化时间为3.5小时，分别对支座进行硫化，得到了两种硫化方式支座内部温度的分布情况。分别如图（1）和图（2）所示。

图（1）传统硫化工艺温度场

图（2）电磁硫化工艺温度场

通过对温度数据的分析，可以得出以下结论：

1　两种硫化工艺下，支座内部温度场的整体变化趋势是一致的，但电磁硫化工艺整体升温速度是传统硫化工艺的3倍多。整体升温速度快，说明电磁硫化工艺具备了更快的将支座内部各位置温度加热至硫化温度的能力，生产效率有明显的提高。

2　电磁硫化工艺温度曲线接近平坦时（加热3小时后）各测温点温度分布在130-140℃之间，而传统硫化工艺温度曲线接近平坦时（加热6小时后）各测温点温度分布在110-120℃之间。该数据可说明电磁硫化工艺在邻近设定温度时加热效果及温度保持效果均优于传统硫化工艺。

3橡胶材料性能对比

在完成温度场测试的橡胶支座测温点位置选取试样进行橡胶材料性能试验，对比不同硫化工艺在硫化完成后橡胶材料性能是否存在差别，侧面验证两种工艺的硫化效果。按照标准GB/T20688.1进行硬度、强度和扯断伸长率三项指标的采样和测试，测得传统硫化工艺下橡胶硬度为40.4IRHD，强度22.3Mpa，扯断伸长率660%，电磁硫化工艺下橡胶硬度为40.3IRHD，强度23.5Mpa，扯断伸长率675%，可以说明两种硫化方式均能从材料性能层面完成橡胶的硫化。

4支座性能测试

在对支座内部温度和橡胶材料性能进行测试分析后，采用电磁硫化方式，制定硫化工艺，进行叠层橡胶支座的生产，生产了3块支座。对生产的样品支座进行成品性能测试，按照标准GB/T20688.1进行竖向刚度、水平刚度以及450%水平剪切极限变形性能测试，测得竖向刚度分别为3670kN/mm、3734kN/mm、3698kN/mm，水平刚度（100%）分别为1.314kN/mm、1.301kN/mm、1.310，且在450%水平极限变形均未出现破坏。

通过样品试制过程及支座性能测试见过可以得出，电磁硫化工艺生产的叠层橡胶支座在支座性能方面完全可以满足设计要求，且具备稳定性。

5总结

通过从对支座内部温度检测，橡胶材料性能和支座成品性能测试，结合生产过程以及试验数据可以得出以下结论：

①电磁硫化工艺生产效率较传统硫化工艺可提高3倍。

②电磁硫化工艺在产品稳定性方面优于传统硫化，完全具备替换传统硫化工艺的条件。

通过本次对比研究可以看出电磁硫化工艺在生产效率和产品性能稳定方面均优于传统硫化工艺，已具备替代传统硫化工艺的条件，采用新型电磁硫化工艺可改变目前叠层橡胶支座行业硫化工艺中普遍存在的：受热不均匀、质量控制难度大、加热效率低、耗能高等四大难题，实现了提高产品质量，提高生产效率，节能降耗，同时可以解决制约大型橡胶支座发展和应用的瓶颈问题。

参考文献:

[1]郭进，王冠，杜彦良，等．桥梁限位型减隔震支座试验及其参数敏感性分析［J］

哈尔滨工程大学学报，2017，38( 7) .

[2]橡胶支座第1部分：隔震橡胶支座试验方法.GB/T 20688.1-2007