我國輪胎硫化機設備的發(fā)展歷程

楊順根

(中國化學工業(yè)桂林工程有限公司，廣西 桂林 541004)

我國輪胎硫化機設備的發(fā)展歷程

Development of tyre curing press in China

楊順根

(中國化學工業(yè)桂林工程有限公司，廣西 桂林 541004)

輪胎硫化是輪胎生產過程中的最后一道工序，也是決定成品輪胎質量的一道重要工序之一。我國輪胎硫化機設備的發(fā)展如同世界各國一樣，經歷了立式水壓輪胎硫化罐、普通輪胎個體硫化機和輪胎定型硫化機等發(fā)展過程，而輪胎定型硫化機的發(fā)展過程尤為曲折，耗費了大量人力物力，才成為今天生產輪胎定硫化機的大國。

輪胎硫化機；除氧裝置；輪胎定型；節(jié)能

1 立式水壓輪胎硫化罐

從20世紀50～70年代的30年時間內，國內輪胎行業(yè)主要生產斜交輪胎，且骨架材料以棉簾布為主，胎體重，耗材多。由于技術原因，主要使用立式水壓輪胎硫化罐硫化，一個硫化罐可以同時硫化12～14條輪胎。用立式水壓輪胎硫化罐硫化斜交輪胎，需要配置空氣定型機、硫化滾道、合模機、啟模機、拔水胎機及高低壓水泵泵站和蓄力器等附屬設備。

我國設計生產立式水壓輪胎硫化罐始于20世紀中后期，由蘇聯(lián)提供的技術資料是唯一的設計依據(jù)，第一個制造立式水壓輪胎硫化罐的是沈陽橡膠機械廠。1960年初，沈陽重型機器廠加盟生產。到1970年，廣東湛江機械廠、益陽橡塑機械廠等單位相繼參與立式水壓輪胎硫化罐的生產。到了1990年，隨著子午胎生產技術和輪胎定型硫化機技術的日趨成熟，以及化工部“以機代罐”措施的強制實施，立式水壓輪胎硫化罐的生產及使用日漸減少，除保留生產及使用少量大規(guī)格工程輪胎硫化罐外，幾乎到了全部停產的程度，橡機企業(yè)和南北兩個橡膠設計院的精力都集中在輪胎定型硫化機的開發(fā)及技術水平和質量的提高上。

但是，從20世紀90年代中期開始，由于工程輪胎生產的快速發(fā)展及工程輪胎定型硫化機尚處在開發(fā)階段，為此立式水壓輪胎硫化罐一度又受市場青睞。福建華橡自控技術有限公司和益陽橡塑機械廠分別生產出內徑從1 600 mm到4 200 mm共6個規(guī)格的硫化罐和2 200 mm到4 000 mm共5個規(guī)格的硫化罐。青島方圓達生產的硫化罐罐體內徑達4 700 mm。2002年，福建華橡自控技術有限公司開發(fā)了一種短立柱無主柱3 500 mm工程胎硫化罐。桂林橡膠院根據(jù)桂林輪胎廠進口美國阿克隆公司的工程胎膠囊定型裝置設計了一套新的膠囊定型裝置，以供工程胎硫化罐配套使用。隨著工程輪胎的子午化及工程輪胎定型硫化機的開發(fā)成功，到2010年左右，立式水壓輪胎硫化罐逐漸再次淡出市場。

在20世紀70～80年代，立式水壓輪胎硫化罐為適應當時硫化尼龍斜交輪胎的需要，上海正泰橡膠廠和大中華橡膠廠等輪胎企業(yè)率先設計制造了罐外后充氣冷卻裝置，與硫化罐配套使用，以防尼龍（錦綸）輪胎在硫化出罐后的冷卻過程中產生收縮變形而影響輪胎質量。進入20世紀80年代中后期，由于帶有后充氣冷卻裝置的輪胎定型硫化機的推廣使用，這種后充氣冷卻裝置隨同硫化罐一起退出市場。

2 輪胎個體硫化機

所謂輪胎個體硫化機，是一種在1940年由美國發(fā)明的，過去用于硫化斜交輪胎的非定型輪胎雙模硫化機，生胎需要用空氣定型機裝入水胎充氣定型后才能裝入硫化機硫化。在1950年初期，沈陽橡膠三廠從捷克斯洛伐克進口過少量個體硫化機。1960年，為援緬工程設計生產過數(shù)十臺45″個體硫化機，后因援緬工程停止，這些硫化機就調撥給1969年新建的桂林輪胎廠，力車胎設備調撥到了宜昌橡膠廠。

用個體硫化機硫化輪胎時，由于同樣需要裝水胎和拔水胎等勞動強度很大的操作，與立式水壓輪胎硫化罐相比較，沒有什么優(yōu)越性，因此沒有被輪胎企業(yè)認可而得到發(fā)展。

3 輪胎定型硫化機

3.1 輪胎定型硫化機發(fā)展歷程

二次大戰(zhàn)結束時，西方工業(yè)發(fā)達國家就已經開始使用輪胎定型硫化機硫化輪胎。1982年，上海正泰橡膠廠從德國Metgler公司引進的成套轎車子午胎二手生產設備中有幾十臺德國Krupp公司在1950年末和1960年初制造的機械式輪胎定型硫化機，當時這些硫化機至少已經使用了二、三十年。

我國開發(fā)輪胎定型硫化機經歷了漫長而曲折的過程，幾度納入開發(fā)計劃，幾度折戟沉沙。從1958年開始，開發(fā)輪胎定型硫化機的計劃已經提到了日程，根據(jù)美國專利設計有爬背式裝胎機構的55″輪胎定型硫化機。1970年，大連橡膠塑料機械廠完善設計，生產了數(shù)十臺，用于河南輪胎廠，由于性能和可靠性欠佳而被淘汰。

1969年，北京橡膠院和大連橡膠塑料機械廠在上海正泰橡膠廠現(xiàn)場設計55″輪胎定型硫化機，由于對采用何種方式對模具施加合模力的方案意見不一致而不歡而散，大連橡膠塑料機械廠堅持采用在下蒸汽室的下模下方設置波紋管加壓的設計方案，波紋管硫化機交青島橡膠二廠使用，以失敗告終。1974年，上海輪胎機械廠設計生產了42″輪胎定型硫化機。

在文革中的1970年10月，化工部在滬召開了三線建設湖北十堰東風輪胎廠設備協(xié)調會議，安排了55″和65″子午胎定型硫化機的開發(fā)計劃，上海輪胎機械廠則拍著胸脯保證50天完成制造任務，結果自然未能實現(xiàn)，事實上當時國內輪胎行業(yè)的子午胎技術都還沒有過關。

在1975年之前，當時國內的技術水平還不足以開發(fā)生產性能好、可靠性好的輪胎定型硫化機，對機內定型、熱工管路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)，膠囊設計制造、過熱水除氧、專用電機及安全防護等諸多基本問題，都沒有滿意的解決方案，自行設計的定型硫化機只是一次又一次的交了學費而已。

然而失敗不止，開發(fā)不止，桂林橡膠院和北京橡膠院依然先后設計了多種規(guī)格的輪胎定型硫化機。桂林橡膠院設計的硫化機有：1975年設計了46″輪胎定型硫化機；1977年設計了40.5″輪胎定型硫化機；1978年設計了LL-B1900/600（75″）輪胎定型硫化機；1982年設計了46″和63.5″輪胎定型硫化機。北京橡膠院設計的硫化機有：1974年設計了55″輪胎定型硫化機；1993年協(xié)同江門化機廠和廣州輪胎廠共同設計了42″液壓輪胎定型硫化機。

46″和42″輪胎定型硫化機曾分別獲得過化工部和上海市科技進步獎。盡管如此，設計的這些硫化機大多未被市場認可。與此同時，其他企業(yè)設計制造的輪胎定型硫化機同樣未被市場認可。

在使用國產輪胎定型硫化機無果的情況下，化工部橡膠司和上海橡膠公司克服文革中極“左”思想的干擾，1973年開始為上海大中華橡膠廠引進日本神鋼的BOM650-55″和BOM950-63.5″機械式輪胎定型硫化機，為上海正泰橡膠廠引進日本三菱重工的MHI-NRM45.5″/300和MHI-NRM46″/385機械式輪胎定型硫化機。為提高國產硫化機的水平，化工部橡膠司在1975年組織桂林橡膠機械廠和桂林橡膠院共赴上海大中華橡膠廠開展消化吸收工作，首先消化吸收的是63.5″輪胎定型硫化機，在工作過程中發(fā)生修改原機設計還是先仿制后改進的矛盾，最后導致分手，由桂林橡膠機械廠獨自完成施工圖的消化工作。桂林橡膠院人員轉到正泰橡膠廠進行消化吸收40.5″輪胎定型硫化機的工作。通過消化進口硫化機的技術，發(fā)現(xiàn)原國內硫化機技術與國外技術相比，存在著巨大差距。通過消化吸收國外技術，國內輪胎定型硫化機的開發(fā)和生產，開始走上快速發(fā)展的道路。

1976年，桂林橡膠機械廠首先試制了一臺消化吸收的63.5″輪胎定型硫化機，效果不理想，隨后又試制了55″輪胎定型硫化機。1981年9月18日至20日，化工部機械制造局、科技局和橡膠司在桂林召開了技術鑒定會，接著在1981年9月21日至22日召開了輪胎定型硫化機使用總結推廣會。與此同時，三明化工機械廠、湛江機械廠生產出了55″輪胎定型硫化機，上海輪胎機械生產了42″AB型輪胎定型硫化機（B型膠囊，橫梁升降后移式開模），益陽橡膠機械廠和上海輪胎廠生產了40.5″A型輪胎硫化機等。

桂林橡膠機械廠通過消化吸收國外技術，積累了經驗，培養(yǎng)了人才，為持續(xù)發(fā)展硫化機奠定了基礎，從1990年開始，進入了硫化機大發(fā)展時期。該廠硫化機的發(fā)展歷程如下：

1990年開發(fā)成功第一臺1050和1030R1B型輪胎定型硫化機；

1993年開發(fā)成功第一臺1145（Z）、1525、1900型輪胎定型硫化機；

2000年開發(fā)成功第一臺48″、65″、67″液壓輪胎硫化機；

2002年開發(fā)成功第一臺1600液壓硫化機，1050A、1700R1B及B、1900和2250平移式輪胎定型硫化機；

2003年開發(fā)成功第一臺1700液壓輪胎硫化機；

2005年開發(fā)成功第一臺3000（117″）機械式輪胎定型硫化機；

2009年開發(fā)成功第一臺5000（200″）機械式輪胎定型硫化機，也是規(guī)格最大的硫化機。

三明化工機械廠在1986年開發(fā)成功LLB1525/430×2A硫 化 機，1989年 開 發(fā) 成 功LLAB1170/220×2硫化機，并逐漸形成系列。

在發(fā)展過程中，桂林橡膠機械廠對B型硫化機上橫梁的運動軌跡作了改進，由向上向后翻轉式改為向后平移式，改善受力情況，有利提高工作精度。

益陽橡塑機械廠、湛江機械廠和大連橡膠塑料機械廠在自行開發(fā)硫化機受阻的情況下，走了一條引進國外技術及和國外企業(yè)合作生產的道路。益陽橡塑機械廠在1995年引進日本神鋼的CUEX-51系列液壓輪胎定型硫化機，目前成為企業(yè)的主要產品之一，同時也是主要出口產品之一。湛江機械廠從1992年起利用三菱重工的PC-X43R300-R1B型液壓輪胎定型硫化機技術生產硫化機，在輪胎企業(yè)率先推廣使用液壓輪胎定型硫化機，在銀川橡膠廠驗證了用液壓輪胎定型硫化機硫化輪胎的優(yōu)越性。大連橡膠塑料機械廠在1983年10月與美國NRM公司簽訂引進系列硫化機制造技術合同，產品規(guī)格有40.5″、46″、55″、63.5″、85″和87″。為消化吸收這些技術，中國化工裝備總公司于1987年3月17～19日在北京召開了“NRM硫化機設計制造技術推廣應用會”，硫化機制造企業(yè)派員參會，未獲預期結果，最終僅技術引進單位大連橡膠塑料機械廠生產了為數(shù)不多的63.5″輪胎定型硫化機，由于市場認可度低而退出市場。

2010年，福建華橡自控技術有限公司（三明化機廠）開發(fā)生了新結構70″R1B型子午胎液壓定型硫化機，側板框架結構，開合模垂直升降，插銷鎖模，左右模各有4個下置式加壓油缸加壓，獨立上下環(huán)升降，鋼圈升降及快速更換膠囊，熱板加熱，裝卸驅動，線性導軌導向升降裝胎機械手。

國產液壓輪胎定型硫化機的發(fā)展，經歷了一個認識和轉變的過程。在20世紀80～90年代，首先對液壓硫化機硫化子午胎的精度和性能認識模糊，二是液壓系統(tǒng)質量尚存在可靠性問題，三是價格問題，四是維護保養(yǎng)缺乏經驗。事實證明，銀川橡膠廠利用PCX43R300型硫化機生產的60和65系列無內胎轎車子午胎可以達到H級，質量得到了保證。

隨著國產液壓輪胎定型硫化機技術水平的提高和質量的保證，成為當前輪胎企業(yè)硫化高等級子午胎的首選設備。

在市場大力發(fā)展高等級子午胎的前景下，對液壓輪胎定型硫化機需求日增，除桂林、三明、益陽和湛江四地生產液壓輪胎定型硫化機外，其他企業(yè)在市場推動下，紛紛加入液壓輪胎定型硫化機的開發(fā)生產。廣東巨輪模具公司和山東豪邁科技公司從生產輪胎活絡模向生產液壓輪胎定型硫化機和機械式硫化機方向拓展，巨輪模具公司目前已達到年產400臺以上液壓硫化機的能力，并打開了市場。軟控股份等企業(yè)也加入到了生產液壓輪胎硫化機的行列。

山東豪邁科技在2015年簽約為天津國際聯(lián)合輪胎開發(fā)210″液壓輪胎硫化機，成為繼桂林橡機廠之后國產硫化機規(guī)格之最。

在2005年之后，業(yè)內外又增加了可以批量生產輪胎硫化機的企業(yè)，主要有生產42″～130″液壓輪胎硫化機的華澳輪胎設備科技（蘇州）公司、年產200臺以上各種輪胎硫化機的薩馳公司等。輪胎硫化機生產企業(yè)盲目增加，導致生產能力嚴重過剩，并增加了原來主要生產輪胎硫化機的企業(yè)的生存壓力。

自1974年上海大中華橡膠廠和正泰橡膠廠引進日產硫化機開始，這是一個發(fā)展國產輪胎定型硫化機的轉折點。經過約40年的發(fā)展，生產輪胎定型硫化機的企業(yè)達到40多家，其中生產液壓輪胎定型硫化機的企業(yè)有30多家，可以生產36″～200″機械式輪胎硫化機和36″～ 210″液壓式輪胎定型硫化機，并可設計和生產任何規(guī)格和結構形式的硫化機，從批量進口轉變到批量出口，每年有各種規(guī)格的輪胎定型硫化機出口到世界著名輪胎企業(yè)。

在1970年末到1980年，由于使用不同結構形式的硫化膠囊，從而引發(fā)了A型硫化機和B型硫化機之爭。隨著不同機型技術的相互融合和改進提高，又出了AB型、R1B型和C型機等機型。發(fā)展到今天，通過實踐和改進基本統(tǒng)一了認識。

在開發(fā)、生產和推廣使用輪胎定型硫化機的進程中，除橡機技術人員作出了巨大貢獻外，化工部橡膠司、化工部設備局（中國化工裝備總公司）在輪胎企業(yè)硫化設備進行大規(guī)模升級換代的關鍵時刻，就確定了“以機代罐”的技術路線和政策，1980年下令Φ2.2 m以下立式水壓硫化罐停止生產制造，并組織設計膠囊定型裝置，以配合Φ2.8 m以上大型工程胎硫化罐的使用。

化工部橡膠司潘春生為推進輪胎定型硫化機的生產和推廣使用，做了大量工作，積極安排輪胎定型硫化機主機及配套件的生產，特別是熱工管路系統(tǒng)中的各種執(zhí)行元件（切斷閥及兩位四通滑閥等）、潤滑件（氣動干油泵及各種分配器）、專用電機、專用減速器、主令控制器、零壓開關、差壓開關及蒸汽定型閥等的試制和生產，保證輪胎定型硫化機的順利試制、投產和使用。

3.2 輪胎定型硫化機的熱水除氧裝置

熱水除氧裝置是使用輪胎硫化機的重要配套裝置。在1980年之前，對過熱水除氧的重要性認識不足，也沒有除氧的手段，所以硫化設備僅使用鍋爐軟化水，將水中的鈣、鎂、鐵、鐳等可溶性鹽類經過處理降至最少即為合格，但水中的氧沒有去除。熱水中的氧在高溫高壓下會加速膠囊的氧化和腐蝕，堵塞管路。

從1980年開始，在與國外企業(yè)開展技術交流和引進熱水除氧技術后，輪胎企業(yè)才開始重視過熱水除氧的重要性。1987年12月，青島化工學院開發(fā)成功首套DH03型熱水除氧裝置，用于山東榮成橡膠廠。除氧裝置為直接接觸式結構，除氧后熱水含氧量為0.02～0.035 ppm。根據(jù)國外標準，熱水除氧后的含氧量達到≤0.05 ppm為合格。

1988年7月，湛江機械廠根據(jù)美國EnVirex技術生產了一套熱水除氧裝置；之后相繼生產有四種規(guī)格，最大供水量分別為135、200、250和300 m3/h。與此同一時期，北京橡膠院、山東泰安化機廠、吉林化工設備廠等單位相繼參與了熱水除氧裝置的開發(fā)生產。

3.3 輪胎定型硫化機的節(jié)能措施

橡膠工業(yè)制品生產中硫化輪胎的能耗居其他橡膠制品硫化能耗之首，而在輪胎生產的總能耗中，硫化能耗占到60%，消耗的蒸汽則要占到80%～90%。

據(jù)日本神鋼資料介紹，硫化一條50 kg重的載重輪胎，理論上需要105 000 kJ熱量，然而實際上由于從硫化機及管路系統(tǒng)散發(fā)掉的熱量和排放冷凝水與蒸汽所帶走的熱量，則需要約146 000～210 000 kJ的熱量。所以，實際耗熱量為理論耗熱量的1.5～2倍。為此，自1990年以來，輪胎企業(yè)想方設法減少硫化輪胎的能耗，并在長期的生產實踐中摸索出了許多有效的節(jié)能措施。

（1）保溫節(jié)能

采用高保溫性能的保溫材料可顯著減少硫化機相關部件的熱量散失。如用熱導率為0.04 kcal/m.h.℃的石棉和熱導率為0.13 kcal/m.h.℃石棉硅酸鈣取代玻纖、礦渣硅酸鹽水泥、蛭石作為保溫材料時，對于熱板式硫化機可減少熱量損失約36%，對于蒸鍋式硫化機則可減少熱量損失約50%。

（2）改變加熱方式節(jié)能

在傳統(tǒng)理念上，蒸鍋式加熱的B型硫化機適于硫化載重輪胎，熱板式加熱的A型硫化機適于硫化輕卡胎/轎車胎。在以生產斜交胎為主的年代，認為蒸鍋式加熱的B型硫化機加熱模具均勻，但硫化結束后蒸鍋內蒸汽排空和用冷卻水冷卻而浪費熱能。因此，從節(jié)能觀點看，熱板式加熱的硫化機節(jié)能。根據(jù)日本神鋼數(shù)據(jù)，可減少蒸汽消耗40%以上，縮短硫化時間5%以上。

隨著國內子午胎產業(yè)的發(fā)展，特別是載重子午胎生產的發(fā)展，對改造蒸鍋式硫化機為熱板式硫化機提出了要求，通過桂林橡膠機械廠和華南輪胎公司的努力，經過改造后采用熱板加熱的B型硫化機生產全鋼載重子午胎時，可節(jié)約蒸汽30%以上。

（3）用真空泵取代蒸汽噴射器抽真空節(jié)能

B型輪胎硫化機原設計在機器開模時，用蒸汽噴射器對B型膠囊進行抽真空，以便卸胎，從而消耗大量蒸汽。根據(jù)風神輪胎公司的經驗，將一組36臺B型1525硫化機改用真空泵抽真空后，年可節(jié)約蒸汽1萬t，每臺硫化機減少蒸汽消耗33%，抽真空系統(tǒng)節(jié)約費用80%。

（4）調整硫化工藝節(jié)能

輪胎企業(yè)和橡機企業(yè)通過多年生產實踐和試驗，探索和采用了下列輪胎節(jié)能硫化新工藝。

（a）等壓變溫硫化工藝節(jié)能

桂林橡膠機械廠提出了等壓變溫硫化工藝，并與輪胎廠合作付諸實施。輪胎在蒸汽定型后的1 min內緩慢充入1.4～1.6 MPa高壓蒸汽，保持若干分鐘后充入過熱水，循環(huán)若干分鐘后，待內溫內壓達到過熱水的溫度和壓力后關閉過熱水回水閥，停止過熱水循環(huán)，進入正硫化，保壓到硫化結束。該工藝可提高生產能力10%～15%，減少過熱水用量52%，電能消耗減少70%。

（b）高溫過熱水、高溫蒸汽硫化工藝節(jié)能

提高硫化內溫和外溫可縮短硫化時間而節(jié)能。硫化145/80R12子午胎時，用溫度≥180 ℃、壓力2.4～2.8 MPa的過熱水及外壓0.8～0.9 MPa的蒸汽取代一般硫化條件時，生產效率提高50%。用210～213℃、2.05 MPa高溫高壓蒸汽作內壓熱媒和外溫180 ℃± 2 ℃硫化165/70R13子午胎時，硫化周期可減少到12.5 min，提高效率1倍。

（c）高溫變溫硫化工藝節(jié)能

山龍玲瓏集團制訂相應的工藝規(guī)程，采用高溫變溫硫化工藝硫化子午胎時，提高生產效率，提高產品耐久性，節(jié)約蒸汽約40%，冷凝水回收。

（d）縮時硫化工藝節(jié)能

在確保硫化質量的前提下，青島黃海集團制訂相應的硫化規(guī)程，對部份規(guī)格半鋼子午胎進行縮時硫化試驗，產品檢驗合格，可提高硫化機生產能力25%～31%。

根據(jù)理論，比較科學的做法，縮時硫化工藝應與采用以等效硫化理論為基礎的微機硫化儀相結合，根據(jù)測溫數(shù)據(jù)制定輪胎硫化程度和膠料硫化匹配的最佳硫化條件。珠江輪胎公司采用以硫化儀數(shù)據(jù)為基礎的硫化規(guī)程，可減少硫化時間約4%～15%。

（e）高溫蒸汽-氮氣硫化工藝節(jié)能

充氮硫化工藝始于20世紀60～70年代國外輪胎企業(yè)，到80年代初由日本神鋼向我國輪胎企業(yè)介紹充氮硫化的理論和優(yōu)點，但其時我國輪胎企業(yè)采用輪胎硫化機硫化輪胎尚處于初始階段而未被引起重視，直到20世紀90年代中才開始嘗試采用充氮硫化工藝。充氮硫化工藝中所用氮氣純度要求達到99.99%以上，不純的氮氣會影響膠囊壽命。采用高溫蒸汽-充氮硫化工藝可減少硫化時間18%，減少蒸汽用量50%以上，延長膠囊壽命25%～100%。

高溫蒸汽-氮氣硫化工藝首先向膠囊內充入1.4～1.5 MPa高溫蒸汽，幾分鐘后充入2.5 MPa左右的氮氣，利用氮氣的“保壓變溫”硫化工藝直至硫化結束。目前已在各種子午胎硫化工藝應用。根據(jù)雙錢股份公司介紹，將充氮硫化工藝應用于B型硫化機硫化11.00R20全鋼載重子午胎時，可提高輪胎質量，RFV（徑向力波動）和LFV（橫向力波動）可改善20%～30%。與用過熱水硫化相比，減少能耗30%以上。

（f）乏汽利用和改進冷凝水外排方式節(jié)能

利用硫化機排出的乏汽和減少排放冷凝水排出的蒸汽也是輪胎硫化機的節(jié)能途徑之一。華南輪胎公司利用8～10 t/h、壓力0.3～0.35 MPa載重胎硫化機群外溫外排蒸汽用于雙效溴化鋰制冷機制冷。兩套溴化鋰制冷機年節(jié)約用電535萬kw·h。對1525硫化機群外壓冷凝水排放系統(tǒng)進行改造。通過摸索確定排放時間后統(tǒng)一調定電磁閥的動作程序，以減少蒸汽的外排，該通過改造后的系統(tǒng)可節(jié)約蒸汽30%。

3.4 輪胎定型硫化機組、無膠囊輪胎定型硫化機和電動螺旋輪胎定型硫化機

3.4.1 輪胎定型硫化機組

輪胎定型硫化機組是20世紀60年代末70年代初由當時蘇聯(lián)開發(fā)的若干副輪胎硫化工位共用一個開合模機構的一種輪胎硫化設備，其主要特點是充分利用開合模機構，以平衡輪胎硫化時間和開合模機構的工作時間。輪胎定型硫化機組與雙模輪胎定型硫化機相比，可以節(jié)省大量鋼材。

原蘇聯(lián)開發(fā)的輪胎定型硫化機組有B1TM-2-100（16個模型）、B1TM-2-200（30個模型）和B1TM-2-300（34個模型）三種型號，各設有4～6個備用工位，機組采用A型和B型膠囊。模型采用斜面錯齒鎖模機構鎖模。1980年，我國赴蘇考察團發(fā)現(xiàn)當?shù)仄髽I(yè)依然使用輪胎定型硫化機組硫化輪胎，但蘇聯(lián)在1967年出版的輪胎工廠硫化設備—書中只字未提輪胎定型硫化機組。

我國在1975年由北京橡膠設計院和桂林橡膠設計院設計了B20C-1450型10個工位20個模具的輪胎定型硫化機組，擬用于硫化7.50-20及以下規(guī)格的輪胎。樣機安裝在北京輪胎廠，幾經試用，終未成功投產。在21世紀初，佳通輪胎公司重提設計使用輪胎定型硫化機組，先后和桂林橡膠設計院和北京橡膠設計院聯(lián)系，最終也沒有結果。

在以生產斜交胎為主的年代，輪胎定型硫化機組具有一定的使用價值，但到了以生產子午胎為主的年代，再去研究使用輪胎定型硫化機組已無實際意義，它的功能和精度無法滿足硫化子午胎的要求。

3.4.2 無膠囊輪胎定型硫化機

在20世紀70年代前后，國外曾設想開發(fā)無膠囊輪胎定型硫化機，并申請了專利。專利提出利用機械膨脹加壓的方法取代膠囊膨脹加壓，以消除易損件膠囊的消耗，節(jié)約膠料，但未能實施工業(yè)應用。

據(jù)介紹2013年，北京化工大學和三角集團等單位開展了低斷面輪胎直壓硫化技術的研究。所謂直壓硫化，即利用可以徑向伸縮的鋼性內模具取代B型中心機構的硫化膠囊，內模具采用電磁感應加熱。試驗證明：硫化壓力可提高25%，輪胎動平衡性和均勻性提高30%，節(jié)能40%。該技術的實質和國外70年代專利類似。

3.4.3 電動螺旋輪胎定型硫化機

這是一種在21世紀初由青島科技大學呂柏源教授構思了30多年后提出的新結構輪胎定型硫化機。機器呈框架式結構，由設在框架頂部的電動傳動系統(tǒng)通過螺旋副帶動上模開合模及鎖模。2003年撰文介紹，與傳統(tǒng)機械式輪胎定型硫化相比，可節(jié)省鋼材40%～50%，減少占地面積20%。2007年，與桂林橡膠機械廠簽訂了技術轉讓合作協(xié)議。桂林橡膠機械廠據(jù)此優(yōu)化了設計，可惜未找到用戶。螺旋副開合模的一個弱點是速度慢，影響生產效率。

3.4.4 輪胎模具

用于硫化輪胎的模具是使用輪胎定型硫化機的重要附屬工具，它決定成品輪胎的幾何形狀和幾何尺寸的精度及內在質量，因此對輪胎定型硫化機應用而言意義重大。

輪胎模具有兩半模和活絡模兩種。兩半模主要用于硫化斜交輪胎，活絡模則主要用于硫化子午線輪胎。在1985年之前，由于我國主要生產斜交輪胎，對模具的要求不高，模具企業(yè)主要生產兩半模。兩半模結構簡單，價格低。國產兩半模主要大多用鑄鋼制造，人工劃線，粗銑花紋，人工修飾，生產方法原始、落后，加工精度難以達到要求。

從20世紀70年代中期開始，國家進一步推進子午胎的發(fā)展，提出了研發(fā)子午胎活絡模的課題，桂林橡膠設計院在1974年及以后設計了11-18、12-18、 12.00-20、9.00-20等級規(guī)格的子午胎活絡模，均為圓錐面結構，未獲工業(yè)應用。

進入1980年，通過上海正泰橡膠廠、樺林橡膠廠和朝陽輪胎廠等企業(yè)先后從國外成套引進子午胎生產技術和生產設備，進一步認識到掌握子午胎活絡模技術的重要性。1987年，沈陽模具廠從德國AZ公司成套引進了子午胎活絡模生產技術和五軸聯(lián)動加工中心等主要加工機床。技術引進為發(fā)展子午胎活絡模產品奠定了基礎。

經過約30年的發(fā)展，輪胎子午化率已經達到90%以上，因此兩半模的使用減少到了近乎被淘汰的狀況。由于子午線輪胎的結構特點，當采用兩半模硫化時，合模時會使帶束層和胎體簾布層產生位移而影響輪胎質量，而采用由多個扇形塊組成的活絡模硫化輪胎時，合模時各扇形塊同時徑向向里縮攏，組合成一副完整的硫化模型而不會影響胎體骨架材料位置的變化，可確保輪胎質量。

國內子午胎活絡模產業(yè)的發(fā)展極為迅速，從1980年末到2014年，我國輪胎模具企業(yè)已有100余家，主要企業(yè)有20多家，其中廣東巨輪模具公司、廣東揭陽天陽模具公司和山東豪邁機械科技公司已成為生產子午胎活絡模的龍頭企業(yè)，這3家企業(yè)的銷售收入占輪胎模具行業(yè)銷售收入的50%。2013年，全國26家主要輪胎模具企業(yè)的銷售收入為40余億元，2014年達到42.2億元；全國輪胎模具從業(yè)人員達12萬人。目前，全國輪胎模具企業(yè)均為民營企業(yè)。

在2011年之前，我國有兩家有點名氣的國營輪胎模具企業(yè)，即沈陽模具廠和上海橡膠廠。在2005年前后，沈陽模具廠兼并了上海橡膠模具廠。但到了2011年，沈陽模具廠雖有引進技術，同樣由于經營不善，買斷職工，宣布破產。

活絡模是一種結構復雜和精度要求很高的輪胎模具，目前主要有圓錐結構和平面結構兩種結構形式，以平面結構為主。所用材質有鑄鋼、合金鑄鋼和合金鑄鋁。加工方法有精密鑄造，電火花和數(shù)控雕刻三種工藝。

目前生產高等級活絡模所需的原材料，由于國產貨品質欠佳，尚需依賴進口解決。關鍵加工設備同樣有賴進口。但近幾年來，五軸聯(lián)動機床國產化工作進展較快，高精度加工機床有望逐步國內解決。

TQ330.4

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.05.005

楊順根（1933-），男，高級工程師，全國橡塑機械信息中心資深顧問。

2014-10-30