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全钢载重子午线轮胎胎里欠硫的原因分析及改善措施

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月上13期作者：张鹏飞姜敬如杨丽

[导读] 随着市场竞争的越演越烈，客户对轮胎质量的要求也越来越高，作为一个可视化的质量指标，轮胎外观质量显得尤为重要。目前全钢载重子午线轮胎使用的硫化机主要为机械连杆式双模硫化机，使用的胶囊为B型硫化胶囊。在硫化生产过程中由于硫化胶囊与胎坯之间夹入空气，会导致轮胎出现欠硫的现象，影响产品外观质量，造成极大的经济损失。

八亿橡胶有限责任公司张鹏飞姜敬如杨丽山东省枣庄市 277000

摘要：随着市场竞争的越演越烈，客户对轮胎质量的要求也越来越高，作为一个可视化的质量指标，轮胎外观质量显得尤为重要。目前全钢载重子午线轮胎使用的硫化机主要为机械连杆式双模硫化机，使用的胶囊为B型硫化胶囊。在硫化生产过程中由于硫化胶囊与胎坯之间夹入空气，会导致轮胎出现欠硫的现象，影响产品外观质量，造成极大的经济损失。通过调查分析，确定影响胎里欠硫的关键因素为硫化胶囊选型、硫化胶囊排气线的尺寸和密度、预定型高度、机械手装胎位置、定型压力和胎坯定型一次合格率，下面分别进行具体分析。
关键词：全钢载重子午线轮胎；硫化机；硫化胶囊；胎里欠硫
        引言
        胎圈欠硫是热板式硫化机硫化轮胎外观缺陷之一。轻微的胎圈欠硫从外观不易判断，容易漏检，但对轮胎质量影响很大，会带来严重的安全风险。目前全钢载重子午线轮胎硫化主要采用热板式双模硫化机。热板式硫化机对蒸汽室部分泄漏及温控失真而实际温度降低导致的温度波动非常敏感，因此成品轮胎欠硫从程度上分为严重欠硫和轻微欠硫两种。严重欠硫典型表现为成品轮胎鼓包、表面有蜂窝状气泡、大面积胶料发粘等，在外观上表现明显，易于检查，漏检风险较小，而轻微欠硫现象漏检风险较大。
        1全钢载重子午线轮胎缺胶的特征
        全钢载重子午线轮胎缺胶缺陷产生于轮胎各部位。胎侧缺胶是指在轮辋装配线和胎面花纹起点之间出现的圆周方向上缺少材料的凹陷明疤或裂口。胎面缺胶是指胎冠表面花纹块缺胶。胎里缺胶是指在胎里部位出现缺少胶料现象，包含内衬层接头开裂。胎圈缺胶是指轮胎在轮辋装配线与胎趾之间圆周方向上缺少材料。
        2全钢载重子午线轮胎胎里欠硫的原因分析
        2.1下胎圈内部欠硫原因分析
        氮气硫化工艺特点是胶囊内先通入高温高压蒸汽，若干分钟后切换通入常温氮气，利用充氮硫化的“保压变温”工艺硫化至结束。若胶囊内的冷凝水不能在氮气排凝步序排出，冷凝水积聚在胶囊下部，造成下胎圈温度不够，在氮气进正硫化阶段又没有热量补充，很容易导致下胎圈内部欠硫。主要原因有以下几种。（１）中心机构上活塞的密封圈失效，导致动力水进入胶囊内聚积在胶囊下部，使该部位温度下降造成下胎圈内部欠硫。（２）中心机构压盖进、回孔位置装反，进水孔位置较高，回水孔位置较低，压盖进、回孔位置装反后，胶囊内部冷凝水不能排出，造成下胎圈内部欠硫。（３）中心机构回水孔位置高于胶囊下压盘位置，胶囊下部的冷凝水不易排出。
        2.2成型胎坯外观质量不佳
        成型胎坯的外观质量对轮胎硫化过程有非常重要的影响，经过对大量胎侧缺胶轮胎及其胎坯相应位置标定发现，如果胎坯上存在明显的凹槽、沟壑，会造成胎坯硫化时为了填补沟槽出现胶料大幅度流动，硫化后的成品轮胎会在相应位置出现胎侧缺胶，如果凹槽在靠近胎圈的区域，则会在相应位置出现成品断面耐磨胶打褶的现象，如图3所示，严重时会出现胎侧缺胶或胎圈裂口。因此，仔细检查成型胎坯，保证胎坯表面平整光滑、过渡均匀平坦，可预防轮胎缺胶问题。成型机主鼓和辅鼓的压辊装置应该根据不同规格及时调整辊压参数，合理设置压合时间及压辊位置和压力，在保证压实的情况下防止由于辊压造成的胎侧表面沟槽。
        2.3胶囊与卡盘结合部泄漏
        原因分析：胶囊与卡盘结合部位泄漏主要原因是卡盘夹环受力不均导致的局部压缩不足，以及胶囊设计压缩系数不足。预防措施：对于夹环受力不均问题，可采用扭矩扳手紧固并保持各力矩一致的方法进行控制。对于胶囊本身设计的压缩系数不足问题，应根据正常胶囊压缩系数，及时联系生产厂家进行改进。

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根据我公司实践经验，全钢载重子午线轮胎B型胶囊压缩系数以1.15～1.25MPa为宜。
        3改善措施
        3.1胎坯定型一次合格率
        控制胎坯存放时间及加强先进先出管理，保证胎坯的形状；定期检测机械手同心度及水平度，并根据胎坯胎圈直径调整机械手张开直径，使胎坯吊起后可以自由下滑至机械手抓片的底部，并保证不掉落，提高胎坯定型一次合格率，从而减少胎里欠硫问题的发生。
        3.2模具排气设计不合理的解决对策
        在进行模具设计加工时要考虑到排气设计的重要性，在胎面花纹排气设计时根据花纹块大小和形状一般1个花纹块上至少设置3个排气孔，锐角处必须设置排气孔，最好在花纹块上设置0.5mm深的排气线，并且在排气孔与排气线之间增加排气引线。相对0.6mm直径排气孔，0.8mm直径排气孔的排气效果更好。对于同一规格轮胎共用成型机，由于花纹深度差异较大等其他无法消除的因素造成胎侧反包不能到达排气线，从而导致胎肩缺胶的情况，可以在模具分型面以上和胎肩区域的冠部花纹之间增加排气线和排气孔，如图4所示，从而降低对胎侧反包的要求，基本确保胎侧反包端点能够经过胎肩区域的冠部花纹排气沟底，从而排出胎侧反包的窝气，降低大部分花纹胎肩缺胶的比率。
        3.3下胎圈外部欠硫解决措施
        （１）用表面温度计测量热板表面温度，存在同一热板不同位置之间温差大于５℃或比标准温度低５℃以上时，应冲洗热板。（２）检测热板水平度，超过０．５ｍｍ时予以磨平修正。（３）开始预热时外压冷凝水较多，应将冷凝水排转至手动排１０ｍｉｎ，然后再恢复自动。（４）安装模具前应清洁模具和热板表面。（５）更换模具时检查是否有定位圈及定位圈厚度是否达到要求。（６）传感器应正对着介质流动的方向安装，每３个月定期校验传感器１次。（７）触摸屏显示的是左侧热板回水温度，在控制柜面板上增加数字式显示仪显示右侧热板回水温度，以加强监控，回水温度低时应及时排除故障。（８）存有砂眼的热板应及时补焊。（９）动力水管泄漏时，应及时维修。
        3.4回水温度传感器测温失真预防措施如下
       （1）通过对硫化机热板进行温度测试，并与回汽冷凝罐上温度计显示温度、测温器件（温度变送器）检测显示温度进行对比，充分积累数据，确定三者之间的正常偏差范围，确定判断依据。该判断依据需要对长期、大量的数据进行归纳总结。在获取可靠判定依据后，定期对热板进行测温确认。若通过测温发现热板或模套温度异常，则需对温度计、测温器件测温准确性进行确认。温度计和测温器件自身存在问题的进行更换。若二者都正常但热板、模套温度偏低，则可推断该部位内部蒸汽循环不畅，需进行疏通处理。疏通方法可采用蒸汽沿正常介质流向正反两个方向反复冲刷，将内部滞留的异物冲刷出来。若确认堵塞频次较高，则需对蒸汽管道过滤装置进行检修。（2）对初次上机热板硫化机管道及内压管进行排查，对上机泄漏点排查表进行监控确认。（3）对温度计、温度传感器和压力传感器定期进行校验，更换不合格器件，减少由于显示问题造成成品轮胎欠硫缺陷。
        结语
        通过跟踪调查全钢载重子午线轮胎的生产过程，从成型胎坯外观质量、胶料流动性、轮胎结构设计和材料分布、模具排气设计、硫化胶囊及定型参数选择以及操作或模具和设备故障等多方面分析轮胎缺胶的产生原因，并提出相应的解决措施。采取提升胎坯外观质量，控制胶料粘性，优化胎侧和三角胶等半成品的结构设计和材料分布，优化模具排气设计，选择合适的硫化胶囊和定型参数以及规范工艺操作和定期检修模具和设备等措施，有效降低了全钢载重子午线轮胎的缺胶几率，提高了轮胎质量和经济效益。
参考文献
[1]王梦蛟.绿色轮胎的发展及其推广应用[J].橡胶工业，2018，65（1）：105-112.
[2]艾笑天.基于轮胎X光图像的缺陷自动检测算法研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2019．