如何對航空輪胎制造過程進(jìn)行審核

董化宇

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028 ）

如何對航空輪胎制造過程進(jìn)行審核

董化宇

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028 ）

從簡要介紹航空輪胎的制造工藝（過程）、檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目開始，重點(diǎn)闡述了從塑煉、混煉、壓出（或擠出）、壓延、膠簾布裁斷、簾布筒制造、鋼絲圈制造、胎圈成型、輪胎成型、輪胎硫化、檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目、人員、設(shè)備等方面如何對航空輪胎成型過程進(jìn)行審核。

航空輪胎；制造工藝（過程）；審核

航空輪胎的作用是承受飛機(jī)的重量，緩沖飛機(jī)在滑行、起飛和著陸時產(chǎn)生的沖擊和振動。航空輪胎按結(jié)構(gòu)分為有內(nèi)胎輪胎、無內(nèi)胎輪胎；按充氣壓力分為高壓輪胎、低壓輪胎；按輪胎在地面滑跑速度的不同分為低速輪胎、高速輪胎；按航空輪胎的輪位分為主輪輪胎、前輪輪胎、尾輪輪胎和翼輪輪胎；按航空輪胎的用途可分為制動輪輪胎、非制動輪輪胎等。

有內(nèi)胎航空輪胎由外胎和內(nèi)胎組成，無內(nèi)胎航空輪胎除在外胎里面加貼一層密封層代替內(nèi)胎外，其它結(jié)構(gòu)基本上與有內(nèi)胎航空輪胎相同。由于目前絕大多數(shù)的軍用、民用飛機(jī)使用無內(nèi)胎航空輪胎，因此在本文中所提到的航空輪胎均指無內(nèi)胎航空輪胎。

航空輪胎由胎體、胎面和胎圈3個主要部分組成。胎體包括簾布層和緩沖層兩部分，而胎面又包括胎面膠和胎側(cè)膠兩部分。胎體由多層掛膠簾布按一定角度貼合而成，使輪胎具有所需的強(qiáng)度和彈性，以承受輪胎使用中的復(fù)雜應(yīng)力的多次變形，并緩和外來的路面振動和沖擊。胎面是輪胎同地面的接觸部分，具有耐磨和耐切割性能及保護(hù)胎體不受機(jī)械損傷。胎圈是使輪胎緊密地固定在輪輞上，承受輪胎與輪輞的各種相互作用力。

在GB/T 19000-2008《質(zhì)量管理體系 基礎(chǔ)和術(shù)語》（ISO9000：2005，IDT）中“過程”的定義是：將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的相互關(guān)聯(lián)或相互作用的一組活動。一個過程的輸入通常是其他過程的輸出。過程可以理解為使用資源將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的任何一項(xiàng)或一組活動。那么，航空輪胎制造過程包括操作者使用煉膠機(jī)、輪胎成型機(jī)、硫化機(jī)等設(shè)備，將生膠（天然橡膠、合成橡膠）、配合劑（硫化劑、硫化促進(jìn)劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑、填充劑、著色劑等）和增強(qiáng)材料（布、纖維織品、鋼絲等）按工藝要求，首先制成輪胎半成品，最終形成航空輪胎的一系列活動。這些活動涉及人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等因素。其中，機(jī)、料、法、測等因素對航空輪胎的質(zhì)量影響最大，是航空輪胎制造過程審核的重點(diǎn)。

由于對航空輪胎制造過程審核主要涉及輪胎的制造工藝及檢驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目，因此下面簡單介紹航空輪胎的制造工藝、檢驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目等內(nèi)容，以便在理解航空輪胎制造過程的基礎(chǔ)上，更好地實(shí)施審核。

1 航空輪胎的制造工藝

航空輪胎的制造工藝流程為：生膠塑煉—→混煉膠混煉—→壓出、擠出、壓延—→半成品（胎面膠、膠條、簾布筒、胎圈等）—→輪胎成型—→輪胎硫化—→檢驗(yàn)和試驗(yàn)—→輪胎交付。

對航空輪胎制造工藝流程中的重要環(huán)節(jié)簡要介紹如下：

混煉膠混煉是將經(jīng)過塑煉的生膠（天然橡膠、合成橡膠）、配合劑（硫化劑、硫化促進(jìn)劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑、填充劑、著色劑等）等按一定的配方，在混煉機(jī)（開煉機(jī)、密煉機(jī)）上混合在一起的過程。

半成品制造有輪胎胎面及三角膠條壓出（或擠出）、胎體簾布壓延、緩沖層壓延、簾布裁斷、簾布筒制造、鋼絲圈制造、胎圈成型等工序。

輪胎成型是在成型機(jī)上將胎面膠、緩沖層、膠簾布筒、胎圈按照施工標(biāo)準(zhǔn)表的要求依次貼合組成輪胎胎坯的過程。

輪胎硫化是在硫化機(jī)中通過控制溫度、壓力、時間使輪胎胎坯達(dá)到最終的形狀和性能。

2 航空輪胎的檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目

新研制的航空輪胎要經(jīng)過鑒定，合格之后才能裝機(jī)使用。鑒定檢驗(yàn)試驗(yàn)的項(xiàng)目有：物理性能、導(dǎo)靜電性能、充氣外緣尺寸、重量、斷面分析、靜負(fù)荷性能、動態(tài)性能、爆破性能、胎圈密合性能、氣密性能、內(nèi)部缺陷、靜平衡性能、平衡補(bǔ)片粘合強(qiáng)度、標(biāo)志、外觀質(zhì)量。

對通過鑒定已批量生產(chǎn)的航空輪胎，出廠之前要進(jìn)行質(zhì)量一致性檢驗(yàn)。質(zhì)量一致性檢驗(yàn)的檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目有：物理性能、充氣外緣尺寸、重量、斷面分析、爆破性能、胎圈密合性能、氣密性能、內(nèi)部缺陷、靜平衡性能、標(biāo)志、外觀質(zhì)量。

2.1 物理性能試驗(yàn)

通過對輪胎胎面膠進(jìn)行拉伸、老化、硬度、耐磨、脆性溫度、橡膠與織物的粘著、結(jié)構(gòu)材料等性能試驗(yàn)，檢驗(yàn)輪胎的物理性能。

2.2 導(dǎo)靜電性能試驗(yàn)

利用伏安法的電學(xué)原理測量輪胎外表面的直流電阻以考核輪胎的導(dǎo)靜電性能。

2.3 充氣外緣尺寸測量

通過測量輪胎的外直徑、斷面寬度、胎肩寬度、胎肩直徑和輪胎重量來檢驗(yàn)輪胎的充氣外緣尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

2.4 輪胎斷面分析方法

通過解剖和測量，檢查輪胎外胎斷面的材料厚度和材料分布的情況。

2.5 靜負(fù)荷性能試驗(yàn)：

在靜止?fàn)顟B(tài)下對具有規(guī)定充氣內(nèi)壓的輪胎連續(xù)施加負(fù)荷，繪制出輪胎的負(fù)荷-下沉量曲線，求出額定氣壓下輪胎的下沉率和印痕面積，判斷輪胎的負(fù)荷性能。

2.6 動態(tài)模擬試驗(yàn)

通過模擬航空輪胎的實(shí)際使用條件來考核其使用性能。

2.7 爆破壓力試驗(yàn)：

將高壓水充入輪胎胎腔內(nèi)，以測定其胎體強(qiáng)度性能或爆破壓力值。

2.8 胎圈密合壓力試驗(yàn)

將壓縮空氣緩緩地充入試驗(yàn)胎內(nèi)，直至輪胎胎踵部位與輪輞相密合為止，測量密合時的胎內(nèi)壓力以確定輪胎胎圈部位的松緊程度是否符合設(shè)計(jì)要求。

2.9 無內(nèi)胎輪胎氣密性能試驗(yàn)

將壓縮空氣充入航空無內(nèi)胎輪胎至額定內(nèi)壓，經(jīng)過一定時間的靜止后，測量其胎內(nèi)壓力以確定該航空無內(nèi)胎輪胎的氣密性能。

2.10 X射線檢測

利用X射線穿透不同物質(zhì)呈現(xiàn)出不同程度的衰減作用，并產(chǎn)生熒光和感光作用的特點(diǎn)，對輪胎內(nèi)部缺陷進(jìn)行無損檢測。

2.11 全息照相檢查

利用激光全息干涉原理，采用真空加載雙曝光內(nèi)外拍照方法，以揭示輪胎內(nèi)部存在的脫層、氣泡等缺陷。

2.12 靜平衡差度試驗(yàn)

根據(jù)力矩原理，用水平式靜平衡試驗(yàn)機(jī)測量輪胎的靜不平衡質(zhì)量及其輕點(diǎn)位置。

3 如何對航空輪胎制造過程進(jìn)行審核

3.1 塑煉

生膠因粘度過高、均勻性較差等原因，增加了混煉的難度。通過塑煉可降低生膠的粘度，增加生膠的可塑性、流動性，使配合劑易于混入。生膠塑煉前需進(jìn)行烘膠、切膠、破膠等準(zhǔn)備工作。生膠塑煉可在開煉機(jī)、密煉機(jī)或螺桿機(jī)上進(jìn)行。

審核生膠塑煉時要關(guān)注烘膠的溫度、時間。烘膠的溫度不宜過高，否則會影響橡膠物理機(jī)械性能；生膠破膠時的輥距、輥溫；開煉機(jī)塑煉時的輥筒輥速、速比、輥溫、輥距、時間；密煉機(jī)塑煉時的溫度、轉(zhuǎn)速、容量、壓力、時間；螺桿機(jī)塑煉時生膠和螺桿的預(yù)熱、塑煉的溫度、填料速度。

3.2 混煉

橡膠混煉主要是將各種配合劑在生膠中混合和分散的過程，混煉對橡膠質(zhì)量起重要作用。在混煉之前要對配合劑進(jìn)行粉碎、干燥、篩選、熔化、過濾、脫水等預(yù)先加工。橡膠混煉有開煉機(jī)混煉、密煉機(jī)混煉等方法。混煉后要對混煉膠進(jìn)行冷卻、停放和保管等后續(xù)處理以及對混煉膠質(zhì)量的檢驗(yàn)。

審核橡膠混煉時要關(guān)注配合劑的粉碎、干燥、篩選、熔化、過濾、脫水等預(yù)先加工要符合技術(shù)文件的規(guī)定；開煉機(jī)混煉時的裝料容量、輥距、混煉溫度、輥速、加料順序等；密煉機(jī)混煉時的裝料容量、加料順序、上頂栓壓力、轉(zhuǎn)子速度、混煉溫度、混煉時間等；混煉之后混煉膠的冷卻方式、停放時間、庫存的溫度、存放時間等。對混煉膠質(zhì)量要進(jìn)行配合劑分散度檢查、膠料流變性能檢查及可塑度、相對密度、硬度、環(huán)狀定伸應(yīng)力等項(xiàng)目的檢查。

3.3 壓出（或擠出）

壓出（或擠出）是使用壓出機(jī)，使混煉膠膠料在螺桿或柱塞的推動下，連續(xù)不斷地向前運(yùn)動，然后借助口型壓出各種所需形狀的半成品。輪胎胎面和胎圈三角膠條使用壓出的方法形成輪胎半成品。

審核胎面和胎圈三角膠條壓出時要關(guān)注熱煉時開煉機(jī)的輥溫、輥距、裝膠量；螺桿擠出機(jī)機(jī)筒溫度、機(jī)頭溫度、口型板溫度、排膠溫度；壓出速度；壓出后的冷卻方法及冷卻溫度等。

3.4 壓延

壓延是將混煉膠膠料通過壓延機(jī)兩輥筒之間，利用輥筒間的壓力使膠料產(chǎn)生延展變形，制成膠片或膠布（包括掛膠簾布）半成品的工藝方法。簾布是胎體的骨架材料，采用壓延掛膠方法將膠料附在簾布上，使簾線之間和布層之間附上一定量的膠料，提高附著性能，組成具有一定彈性、一定強(qiáng)度的胎體。

審核壓延時要關(guān)注熱煉時開煉機(jī)的輥溫、輥距、裝膠量；向壓延機(jī)供料輸送帶的速度應(yīng)略大于熱煉機(jī)輥筒的線速度；紡織物應(yīng)烘干，以減少其含水量，提高其溫度；壓延機(jī)各輥溫度的控制；壓延機(jī)的輥速；壓延張力；壓延簾布掛膠厚度的均勻性等。

3.5 膠簾布裁斷

膠簾布在裁斷機(jī)上按規(guī)定的角度、寬度裁斷成半成品備用。

審核膠簾布裁斷時要關(guān)注裁斷寬度、裁斷角度。

3.6 簾布筒制造

在專用貼合機(jī)上將裁斷后的膠簾布制成多層的環(huán)形布筒。

審核簾布筒制造時要關(guān)注簾布筒的長度、寬度和角度要符合規(guī)定；貼合牢固沒有氣泡，同時避免接頭位置重疊。

3.7 鋼絲圈制造

鋼絲圈用鍍銅鋼絲掛膠，導(dǎo)入直徑可調(diào)的卷成盤卷成一定層數(shù)的鋼絲圈。

審核鋼絲圈制造時要關(guān)注鋼絲清除油污；T型機(jī)頭擠出機(jī)機(jī)身溫度和機(jī)頭溫度；鋼絲圈的層數(shù)及鋼絲帶兩端的搭接距離。

3.8 胎圈成型

胎圈成型是用鋼圈包布將鋼絲圈、三角膠條纏繞為一體的工藝過程。

審核胎圈成型要關(guān)注鋼圈包布的重疊尺寸、纏緊程度。

3.9 輪胎成型

輪胎成型是在輪胎成型機(jī)上將胎面膠、緩沖層、簾布筒、胎圈按輪胎施工表依次貼合、壓實(shí)組成輪胎胎坯的工藝過程。

審核輪胎成型時要關(guān)注胎面膠、緩沖層、簾布筒、胎圈等部分要擺正；胎面膠、緩沖層、簾布筒、胎圈貼合要牢固；無氣泡、無褶子、無雜質(zhì)、無斷線、無掉膠。

3.10 輪胎硫化

硫化是在加熱或輻照的條件下，膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由線型結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，并使膠料的物理機(jī)械性能發(fā)生根本變化的過程。根據(jù)輪（外）胎結(jié)構(gòu)和橡膠傳熱性能較差的特點(diǎn)，輪（外）胎在硫化機(jī)中的硫化一般采用逐步升溫、低溫長時間硫化，以保證膠料有充分的流動充模和傳熱時間。

審核輪（外）胎硫化時要關(guān)注在胎坯內(nèi)表面或水胎表面涂刷的隔離劑應(yīng)滿足工藝要求；為避免胎坯內(nèi)的氣體未排盡而造成肩空、肩裂，應(yīng)在工藝規(guī)定的部位刺孔；硫化前按工藝規(guī)定控制胎坯的預(yù)熱溫度和預(yù)熱時間；胎坯定型時，定型機(jī)上、下輪盤的距離不小于胎冠寬度。定型時向胎坯內(nèi)充入工藝規(guī)定壓力的壓縮空氣；定型后的胎坯硫化時，注入水胎的過熱水的壓力和溫度、通入硫化機(jī)中蒸汽的壓力和溫度應(yīng)符合工藝規(guī)定；硫化后輸入冷卻水的壓力和回水溫度按工藝規(guī)定進(jìn)行控制。

3.11 檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目

對新研制的航空輪胎，審核時要關(guān)注航空輪胎鑒定試驗(yàn)項(xiàng)目是否全部完成并符合研制合同或技術(shù)協(xié)議的要求。

對通過鑒定已批量生產(chǎn)的航空輪胎，審核時要關(guān)注質(zhì)量一致性檢驗(yàn)和試驗(yàn)項(xiàng)目是否全部完成并符合產(chǎn)品規(guī)范或技術(shù)條件的要求。

3.12 人員

對煉膠、擠出、壓延、輪胎成型、輪胎硫化、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等崗位的操作人員，審核時要關(guān)注是否有崗位標(biāo)準(zhǔn)；操作者的能力、熟練程度是否符合崗位標(biāo)準(zhǔn)和制造工藝的要求等。

3.13 設(shè)備

審核時要關(guān)注混煉機(jī)、擠出機(jī)、壓延機(jī)、胎圈成型機(jī)、輪胎成型機(jī)、輪胎硫化機(jī)等設(shè)備是否滿足制造工藝的要求；是否按要求實(shí)施設(shè)備的大、中修和維護(hù)保養(yǎng)等工作。

[1] 徐云慧. 橡膠制品工藝[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] GJB 683A-1998 軍用航空輪胎規(guī)范[S].

[3] GJB 108B-1998 軍用航空輪胎試驗(yàn)方法[S].

（編輯：勞邊）

V226+.8

C

1003–6660（2014）06–0018–04

10.13237/j.cnki.asq.2014.06.005

2014-09-15