輪胎胎面擠出質(zhì)量的控制

宋海龍，張志堅(jiān)，徐祥越，張 超，王紀(jì)增，譚 云，衡海濱

（八億橡膠有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277800）

輪胎產(chǎn)品質(zhì)量控制水平可以映射出企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平和整體管理狀態(tài)。胎面作為單部件質(zhì)量最大的輪胎半成品，保證其質(zhì)量穩(wěn)定性是確保輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵[1]。生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有多種因素導(dǎo)致胎面質(zhì)量波動(dòng)[2-4]，質(zhì)量不合格的胎面流入下道工序，會(huì)導(dǎo)致成品輪胎出現(xiàn)胎里不平、胎里露線(xiàn)、簾線(xiàn)彎曲等質(zhì)量缺陷，造成輪胎廢次品，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

我公司在推進(jìn)擠出部件質(zhì)量控制初期，各規(guī)格胎面質(zhì)量合格率僅為42.3%，胎面質(zhì)量波動(dòng)較大。為解決此問(wèn)題，保證胎面質(zhì)量符合要求，我們進(jìn)行了深入研究分析，并聯(lián)合采購(gòu)、生產(chǎn)和設(shè)備等部門(mén)形成聯(lián)控體系，推進(jìn)落實(shí)各項(xiàng)措施，取得了良好的效果。

1 半成品部件與成品輪胎控制要求

（1）胎面質(zhì)量公差為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量參數(shù)的3%。

（2）胎面肩部寬度和胎面寬度公差分別為±2和±3 mm。

（3）胎面肩部厚度和中央厚度公差分別為+1和－0.5 mm。

（4）胎面長(zhǎng)度公差為±10 mm。

（5）成品輪胎質(zhì)量公差不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的2%。

2 胎面質(zhì)量波動(dòng)原因分析

2.1 原材料性能波動(dòng)

中小輪胎企業(yè)因考慮原材料價(jià)格差異及資金周轉(zhuǎn)問(wèn)題，原材料采購(gòu)普遍具備多廠(chǎng)家、零散采購(gòu)的特點(diǎn)（特別是天然橡膠和合成橡膠），對(duì)胎面質(zhì)量控制產(chǎn)生較大的不利影響。

（1）不同廠(chǎng)家原材料的采購(gòu)。不同原材料生產(chǎn)廠(chǎng)家因生產(chǎn)工藝的不同，產(chǎn)品性能會(huì)存在差異，生產(chǎn)中使用性能不穩(wěn)定的原材料，會(huì)造成擠出胎面質(zhì)量持續(xù)波動(dòng)，甚至無(wú)法控制。

（2）不同批次原材料的采購(gòu)。同一廠(chǎng)家不同批次原材料因加工時(shí)環(huán)境溫度的差異，性能也會(huì)有所不同，對(duì)輪胎擠出部件質(zhì)量控制帶來(lái)不利影響。

2.2 終煉膠性能不穩(wěn)定

選取不同門(mén)尼粘度和密度的胎面膠進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，胎面膠的門(mén)尼粘度和密度等性能差異與部件質(zhì)量波動(dòng)有直接關(guān)系：膠料門(mén)尼粘度與擠出胎面質(zhì)量成反比，膠料密度與擠出胎面質(zhì)量成正比。

2.3 擠出胎面尺寸波動(dòng)

胎面標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量是根據(jù)部件體積和膠料密度確定的，胎面寬度、厚度和長(zhǎng)度均與部件質(zhì)量密切相關(guān)，但在生產(chǎn)過(guò)程中有多種因素會(huì)導(dǎo)致部件尺寸波動(dòng)，造成胎面質(zhì)量超出公差范圍而停用返工。

2.4 終煉膠停放時(shí)間差異

為驗(yàn)證終煉膠停放時(shí)間對(duì)擠出部件質(zhì)量的影響，分別測(cè)試停放1，4和7 d的Q134終煉膠的門(mén)尼粘度[ML（1+4）100 ℃]，結(jié)果如表1所示。使用不同停放時(shí)間的Q134終煉膠生產(chǎn)的胎面尺寸變化范圍及質(zhì)量分別如表2和3所示。

表1 終煉膠的門(mén)尼粘度與停放時(shí)間的關(guān)系

表2 不同停放時(shí)間的Q134終煉膠生產(chǎn)的胎面尺寸變化范圍 mm

表3 不同停放時(shí)間的Q134終煉膠生產(chǎn)的胎面質(zhì)量 kg

由表1—3可見(jiàn)：終煉膠的門(mén)尼粘度隨停放時(shí)間的延長(zhǎng)變化不大；隨停放時(shí)間的延長(zhǎng)，胎面尺寸呈增大趨勢(shì)，停放4和7 d的尺寸變化很??；胎面質(zhì)量隨停放時(shí)間的延長(zhǎng)略有減小。

圖1示出了不同停放時(shí)間終煉膠生產(chǎn)的胎面氣孔情況。

從圖1可以看出，隨著終煉膠停放時(shí)間的延長(zhǎng)，擠出部件的氣孔率逐漸增大，氣孔密度和孔徑均呈上升趨勢(shì)。氣孔率變化對(duì)擠出胎面尺寸和質(zhì)量的影響是造成胎面質(zhì)量波動(dòng)的主要因素之一[5]。

圖1 不同停放時(shí)間終煉膠生產(chǎn)的胎面氣孔情況

2.5 操作差異性

我公司生產(chǎn)車(chē)間實(shí)行3班倒（每班8 h）生產(chǎn)，不同班組操作同一設(shè)備時(shí)存在較大差異性，如擠出機(jī)溫度設(shè)定、返料摻用習(xí)慣、擠出機(jī)轉(zhuǎn)速和線(xiàn)速等均存在差異。選取同一規(guī)格相同花紋胎面，安排不同班組進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：（1）選取同批次膠料，其門(mén)尼粘度、密度和硬度均相近；（2）3個(gè)班組使用相同類(lèi)型的設(shè)備和口型；（3）車(chē)間室溫為26 ℃，工藝?yán)鋮s水溫度為18 ℃；（4）供膠開(kāi)煉機(jī)輥間積膠均保證最小積存量；（5）擠出機(jī)溫度使用同一參數(shù)；（6）3個(gè)班組根據(jù)日常生產(chǎn)習(xí)慣落實(shí)該規(guī)格胎面生產(chǎn)速度。結(jié)果表明，3個(gè)班組擠出胎面生產(chǎn)時(shí)操作手法差異較大，擠出胎面速度與胎面尺寸成正比、與胎面質(zhì)量成反比。

2.6 擠出胎面質(zhì)量監(jiān)控方法不科學(xué)

我公司采用橡膠擠出聯(lián)動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)胎面，擠出胎面質(zhì)量主要監(jiān)控手段為：拾取作業(yè)員通過(guò)關(guān)注崗位前方的分選秤屏幕顯示，對(duì)質(zhì)量超標(biāo)的胎面進(jìn)行人工挑選和返工。該監(jiān)控方式存在以下弊端。

（1）拾取裝置距離分選秤較遠(yuǎn)，約8 m（見(jiàn)圖2），需設(shè)專(zhuān)崗監(jiān)控，增加了人力成本。

圖2 人工手動(dòng)篩選胎面質(zhì)量位置

（2）因人員精力所限，對(duì)質(zhì)量異常胎面不能及時(shí)有效地聯(lián)控與調(diào)整，生產(chǎn)過(guò)程中存在漏檢的現(xiàn)象，導(dǎo)致成品輪胎質(zhì)量波動(dòng)。

（3）人工監(jiān)控篩選法對(duì)稱(chēng)量數(shù)據(jù)無(wú)法有效采集，加大了數(shù)據(jù)提取分析的難度。

2.7 工藝與工裝不匹配

胎面流道、預(yù)口型和終口型設(shè)計(jì)不合理，流道矩形率（左右出膠一致性）偏差嚴(yán)重，且流道內(nèi)存有死角，膠料不能順暢地在機(jī)頭內(nèi)流動(dòng)，存在渦流現(xiàn)象；預(yù)口型設(shè)計(jì)有折角，過(guò)渡不夠圓滑，導(dǎo)流效果不好，擠出壓力不能充分釋放，且兩側(cè)出膠壓力存在差異，加大了胎面質(zhì)量波動(dòng)幾率；終口型開(kāi)型系數(shù)比過(guò)小[1∶（0.8～0.88）]。

通過(guò)對(duì)比不同系數(shù)口型擠出胎面質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，小系數(shù)口型較大系數(shù)口型擠出胎面質(zhì)量大，小系數(shù)口型較大系數(shù)口型擠出胎面肩部氣孔率?。ㄒ?jiàn)圖3），大系數(shù)口型擠出胎面尺寸和質(zhì)量穩(wěn)定性?xún)?yōu)于小系數(shù)口型擠出胎面；大系數(shù)口型對(duì)基部膠可塑性要求較高，性能波動(dòng)時(shí)胎面邊部撕裂問(wèn)題無(wú)法有效解決。

圖3 胎面肩部氣孔情況

3 解決措施

3.1 改進(jìn)原材料采購(gòu)形式

同廠(chǎng)家集中采購(gòu)原材料是穩(wěn)定擠出胎面質(zhì)量的一種有效手段，為此，采購(gòu)部門(mén)以新的原材料采購(gòu)形式替代原多廠(chǎng)家零散采購(gòu)模式。

3.2 控制終煉膠性能

加強(qiáng)終煉膠門(mén)尼粘度和密度控制，重新標(biāo)定生產(chǎn)胎面所使用膠料的門(mén)尼粘度、密度及其公差，從下限至上限每隔5個(gè)值分別生產(chǎn)2桌終煉膠，在胎面擠出時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證不同性能膠料的工藝通過(guò)性，選取符合胎面質(zhì)量要求的膠料最優(yōu)參數(shù)并嚴(yán)格控制。

3.3 提高擠出部件尺寸精度

（1）胎面全尺寸控制。為保證擠出胎面尺寸符合控制要求，對(duì)胎面落實(shí)全尺寸控制，即繪制胎面標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖以水平及中心線(xiàn)為基準(zhǔn)與擠出胎面掃描圖進(jìn)行重疊和比對(duì)，將擠出胎面超出或低于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的位置進(jìn)行標(biāo)注，并通過(guò)計(jì)算其膨脹率對(duì)胎面厚度不符合要求的區(qū)域進(jìn)行修正，使其符合控制要求。

（2）胎面寬度控制。加強(qiáng)不合格品管控，員工通過(guò)操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)及測(cè)寬裝置的輔助，能夠較精準(zhǔn)地控制胎面寬度，避免了因胎面尺寸偏差而帶來(lái)的質(zhì)量波動(dòng)。

3.4 控制終煉膠停放時(shí)間

終煉膠停放時(shí)間控制在24～72 h，消除因終煉膠停放時(shí)間差異帶來(lái)的胎面質(zhì)量波動(dòng)。

3.5 消除操作差異性

制定專(zhuān)項(xiàng)擠出胎面標(biāo)準(zhǔn)操作法，對(duì)易引起操作差異性的要點(diǎn)進(jìn)行固化與監(jiān)控，質(zhì)量檢查人員跟進(jìn)落實(shí)執(zhí)行情況，消除了因不同人員操作差異而引起的擠出胎面質(zhì)量波動(dòng)。

（1）返料摻用。對(duì)返料摻用形式及監(jiān)控方法進(jìn)行重新界定，消除了因不同人員摻用返料差異帶來(lái)的質(zhì)量波動(dòng)。

（2）擠出機(jī)溫度設(shè)定。制定擠出機(jī)冬夏季溫度設(shè)定要求，統(tǒng)一溫度設(shè)定手法，避免了因溫度設(shè)定差異而造成膠料膨脹率不同。

（3）擠出參數(shù)固化。各規(guī)格花紋胎面生產(chǎn)時(shí)連續(xù)收集3個(gè)月擠出轉(zhuǎn)速和生產(chǎn)線(xiàn)速等擠出數(shù)據(jù)，在其中選出最優(yōu)參數(shù)落實(shí)數(shù)據(jù)固化，各班組生產(chǎn)時(shí)使用同一參數(shù)，質(zhì)量檢查人員落實(shí)監(jiān)控，有效避免了操作差異帶來(lái)的超溫、超速及擠出質(zhì)量波動(dòng)現(xiàn)象。

3.6 采用擠出部件質(zhì)量自動(dòng)篩選系統(tǒng)

在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備改造升級(jí)，推出了擠出部件質(zhì)量自動(dòng)篩選系統(tǒng)，即擠出線(xiàn)聯(lián)控系統(tǒng)，分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)模式為原有人工篩選形式，質(zhì)量不合格品由人工選定及挑出，分選秤不進(jìn)行分選；自動(dòng)模式為分選秤根據(jù)系統(tǒng)鎖定質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)分選，將不合格品自動(dòng)挑出（見(jiàn)圖4）。其主要流程如下。

圖4 胎面質(zhì)量自動(dòng)篩選系統(tǒng)

（1）生產(chǎn)前，擠出作業(yè)員將生產(chǎn)胎面標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量范圍（質(zhì)量的上限與下限）輸入控制程序，落實(shí)質(zhì)量鎖定。

（2）擠出部件到達(dá)分選秤時(shí)，設(shè)備根據(jù)鎖定的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分選，質(zhì)量在合格范圍內(nèi)的胎面指示燈呈綠色；質(zhì)量超出上限時(shí)指示燈呈黃色；胎面質(zhì)量低于下限則指示燈呈紅色。

（3）分選秤根據(jù)程序設(shè)定，將稱(chēng)量結(jié)果反饋至拾取崗位的反轉(zhuǎn)裝置，反轉(zhuǎn)裝置將質(zhì)量合格的胎面反轉(zhuǎn)裝車(chē)，向下工序正常流轉(zhuǎn)；質(zhì)量不合格的胎面反轉(zhuǎn)裝置不進(jìn)行作業(yè)，胎面自動(dòng)流向不合格品待檢區(qū)，作業(yè)員復(fù)檢確認(rèn)后進(jìn)行返工處理。

（4）自動(dòng)篩選系統(tǒng)軟件可顯示胎面質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便擠出作業(yè)員及時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。初步實(shí)現(xiàn)了胎面擠出生產(chǎn)線(xiàn)的信息化。

（5）自動(dòng)篩選系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集胎面質(zhì)量數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)分析提供了便利。

（6）技術(shù)人員對(duì)質(zhì)量不合格品進(jìn)行原因分析，落實(shí)對(duì)策，有效提高了擠出部件綜合合格率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.7 確保工藝與工裝匹配

調(diào)整擠出流道，重新設(shè)計(jì)加工預(yù)口型，同時(shí)對(duì)修正后的工裝進(jìn)行試驗(yàn)，保證擠出壓力均勻一致，避免因壓力差異而產(chǎn)生胎面質(zhì)量波動(dòng)[6]。

終口型開(kāi)型系數(shù)的界定（根據(jù)不同膠料性能進(jìn)行微調(diào)）：為保證胎面尺寸及質(zhì)量穩(wěn)定性，技術(shù)人員結(jié)合不同系數(shù)口型的試驗(yàn)結(jié)論，將胎面肩寬口型系數(shù)界定為1∶（0.90±0.02）、全寬口型系數(shù)界定為1∶（0.93±0.02），較好地兼顧了胎面質(zhì)量及邊部撕裂問(wèn)題，確保了擠出胎面質(zhì)量穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析擠出胎面質(zhì)量波動(dòng)的產(chǎn)生原因，并采取相應(yīng)解決措施，有效防止了不合格胎面的流出，使成品輪胎質(zhì)量合格率達(dá)到了98.05%以上，降低了成品輪胎胎里不平、胎里露線(xiàn)等質(zhì)量缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，避免了因產(chǎn)生不合格產(chǎn)品所造成的經(jīng)濟(jì)損失，創(chuàng)造了良好的品牌效益。