氮氣硫化時的絕熱效應(yīng)測量分析

宋志濤

摘 要：硫化溫度嚴(yán)重影響輪胎硫化的均勻性，高壓蒸汽與氮氣混合硫化模式具有節(jié)能的優(yōu)勢，但是輪胎的上下側(cè)溫度不均成為硫化工藝瓶頸。針對硫化溫度差異進行測量，驗證輪胎硫化時存在絕熱壓縮效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：硫化測溫；絕熱壓縮；溫差

硫化工序作為輪胎制造過程的最后一道工序，硫化工藝直接影響到輪胎的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。硫化工藝執(zhí)著追尋輪胎各部位達(dá)到硫化平衡，然氮氣恒壓硫化時產(chǎn)生的絕熱壓縮效應(yīng)導(dǎo)致輪胎上、下側(cè)產(chǎn)生溫度差，嚴(yán)重影響輪胎的硫化質(zhì)量。本文測量了氮氣恒壓硫化時的絕熱壓縮效應(yīng)所產(chǎn)生的溫度差異，從而為硫化工藝的研究提供了依據(jù)。

氮氣硫化特點：

普通輪胎采用1.4～1.8MPa的高壓蒸汽作為熱源；再切換為2.2～2.6MPa 的高壓氮氣作為內(nèi)壓承載；讓輪胎在恒壓變溫的條件下進行硫化，達(dá)到節(jié)能硫化的目的。

一、氮氣硫化的缺點

熱源高壓蒸汽與承載內(nèi)壓氮氣之間具有較大的氣體壓差。根據(jù)氣體熱力學(xué)原理——在密閉的環(huán)境中形成壓差，將導(dǎo)致氣體溫度升高。

氮氣打入后的絕熱效應(yīng)將導(dǎo)致溫度升高35～68℃之間，這對我公司的硫化工藝極為不利。

二、膠囊內(nèi)部溫度測量

在膠囊內(nèi)壁固定待測點7個，依次對應(yīng)輪胎的上趾口、上胎側(cè)、上肩部、冠中、下肩部、下胎側(cè)、及下趾口位置。

在通入高壓蒸汽后僅20秒左右就能達(dá)到工藝溫度；然而隨著高壓蒸汽的繼續(xù)通入，在輪胎的胎側(cè)位置形成溫度差，輪胎的上下趾口位置及冠部位置未形成溫度差；但高壓氮氣通入的瞬間使得輪胎在上下胎側(cè)、上下趾口及上下肩部位置形成明顯的溫度差，這說明絕熱壓縮效應(yīng)對溫度的影響很大，極不利于輪胎硫化。

通過上下趾口、上下胎側(cè)、上下肩部的溫度進行溫差作圖可以看出：高壓蒸汽階段的趾口和肩部溫度差較穩(wěn)定，但胎側(cè)溫度差逐步增大，排凝工藝導(dǎo)致了溫度波動。

絕熱壓縮效應(yīng)導(dǎo)致膠囊內(nèi)部溫度升高；上下趾口、上下胎側(cè)及上下肩部對應(yīng)的膠囊內(nèi)部點形成溫度差，溫度差隨硫化的進行逐步減小，但在開啟模具時仍有2～5℃的溫度差。

三、實驗總結(jié)

1）硫化時膠囊內(nèi)部存在絕熱壓縮效應(yīng)，測量值比理論計算值偏小，并且將絕熱壓縮效應(yīng)的值域由235℃～268℃收縮至230℃～240℃。2）絕熱壓縮效應(yīng)導(dǎo)致輪胎的上下趾口、上下胎側(cè)及上下肩部所對應(yīng)的膠囊內(nèi)部點形成溫度差；以冠中心為界，輪胎的上下對稱部位形成的溫度差嚴(yán)重影響輪胎硫化均勻性。3）上、下胎側(cè)對應(yīng)的膠囊內(nèi)部點在高壓蒸汽階段就已經(jīng)形成溫度差，絕熱壓縮后溫度差進一步增大。

參考文獻：

[1] 王建中.氮氣硫化中的絕熱壓縮[J].輪胎工業(yè)，2011，31（2）：116-117.

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