汽車輪胎的突出質(zhì)量問題與解決措施建議

馬良清

（北京橡膠工業(yè)研究設計院有限公司 國家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100143）

輪胎是汽車的重要組成部件之一，其主要作用是支撐汽車質(zhì)量，承擔汽車載荷，傳遞牽引和制動扭矩，保證車輪與路面的附著力，吸收汽車行駛時的振動和沖擊力，防止汽車零部件受到劇烈振動和早期損壞，適應汽車高速性能并降低行駛時的噪聲，保證汽車正常行駛[1-4]。

對汽車產(chǎn)品而言，質(zhì)量評定需要結合多方評價維度，其中輪胎無疑成為不可或缺的重要組成部分之一。作為配件供應合作方，輪胎企業(yè)提供的產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，會影響到汽車產(chǎn)品的整體性能和行駛安全。

伴隨汽車與輪胎的巨大消費，由汽車產(chǎn)品缺陷造成的安全事故也頻繁發(fā)生。美國國家公路交通安全管理局估計，每年約4.2萬高速公路死亡人數(shù)中400～500例死亡可歸因于某種形式的輪胎失效。近年來，因輪胎產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的質(zhì)量爭議有所增加，輪胎的安全與召回越來越引起消費者的重視[5-10]。近年來國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局缺陷產(chǎn)品管理中心在缺陷汽車產(chǎn)品召回中也愈加重視輪胎召回工作，其中不乏一些國內(nèi)外知名品牌輪胎，由于出現(xiàn)鼓包和使用時間不長即出現(xiàn)龜裂等突出問題屢被召回，也造成了較大的社會影響。

據(jù)國內(nèi)缺陷汽車產(chǎn)品信息收集平臺車質(zhì)網(wǎng)統(tǒng)計，2019年該平臺共收到輪胎問題實名客戶投訴2 605宗，共涉及34個輪胎品牌，約占2019年度總投訴量的3%，達到近3年最高。其中輪胎開裂、鼓包以及爆胎等問題已成為近年來消費者輪胎質(zhì)量投訴的重點[11-19]。

本文以轎車輪胎和全鋼載重子午線輪胎為例，介紹近年汽車輪胎出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題，分析質(zhì)量共性問題的特征和出現(xiàn)原因，并提出生產(chǎn)過程中需改進和注意事項的建議，為我國輪胎企業(yè)提高輪胎制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量提供參考，以提高汽車行駛的安全性，提高輪胎生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會影響力。

1 近年輪胎召回情況

近年來，國家汽車缺陷產(chǎn)品召回中心將輪胎召回作為重點工作。2017年11月某大型輪胎企業(yè)召回2016年5月—2017年5月期間制造的部分轎車輪胎，原因是胎體反包后打褶，胎圈上部周向裂口，2個規(guī)格輪胎共計23萬條，經(jīng)濟損失近2億元；2018年某大型輪胎生產(chǎn)企業(yè)部分規(guī)格轎車輪胎因出現(xiàn)鼓包問題被召回，經(jīng)濟損失1億多元，原因是雖然胎體簾線強度滿足理論要求，但實際使用適應性有問題；2019年召回中心對某大型輪胎生產(chǎn)企業(yè)轎車輪胎早期出現(xiàn)的龜裂問題展開調(diào)查和檢測分析研究。關注輪胎質(zhì)量、避免出現(xiàn)共性質(zhì)量問題對我國輪胎工業(yè)具有極其重要的意義。

2 市場反饋輪胎質(zhì)量問題

對市場反饋的346條故障輪胎進行質(zhì)量問題分布統(tǒng)計，常見質(zhì)量問題分布（條）如下：老化148，鼓包 63，脫層 54，裂口 46，起皮掉塊15，含有雜質(zhì) 14，缺膠 4，起氣泡 2。由以上分析數(shù)據(jù)可以看出，常見質(zhì)量問題突出表現(xiàn)在老化、龜裂及部件間的脫層等方面。

3 故障輪胎質(zhì)量問題

3.1 帶束層脫層

輪胎帶束層脫層如圖1所示。帶束層脫層問題的產(chǎn)生原因如下。

圖1 帶束層脫層

（1）鋼絲簾布壓延時膠料門尼粘度波動大，影響膠料與鋼絲簾線之間的粘合。

（2）壓延與存放時間過長。

（3）配方中各種助劑或其他材料質(zhì)量波動大。

3.2 龜裂

3.2.1 胎面龜裂

胎面膠及花紋溝底部龜裂而胎側不龜裂情況如圖2所示。

圖2 胎面膠及花紋溝底部龜裂

胎面龜裂的解決措施如下。

（1）調(diào)整胎面膠配方，尤其是防老化體系，提高老化前后膠料的物理性能。

（2）調(diào)整花紋溝基部膠的厚度（尤其是不對稱花紋）。

（3）控制最佳硫化溫度。

3.2.2 胎側龜裂

胎側龜裂主要表現(xiàn)在胎側膠與胎圈耐磨膠搭接區(qū)域而不是搭接端點，如圖3所示。

圖3 胎側龜裂

胎側龜裂的解決措施如下。

（1）盡可能減小胎側膠與胎圈耐磨膠的硬度等物理性能的差異。

（2）在結構設計時盡量使胎側屈撓區(qū)域向胎側方向偏移。

3.2.3 胎面和胎側均龜裂

輪胎胎面和胎側均龜裂的情況如圖4所示。

圖4 胎面和胎側均龜裂

胎面和胎側均龜裂的解決措施為調(diào)整整體配方的防老化體系和提高膠料的耐屈撓性能。

3.3 胎圈上方周向裂口

3.3.1 胎體反包簾布打褶

胎體反包簾布打褶如圖5所示。

圖5 胎體反包簾布打褶

胎體反包簾布打褶的產(chǎn)生原因如下：胎側膠與胎圈耐磨膠復合擠出時型膠尺寸不夠，硫化過程中三角膠及胎側膠與胎圈耐磨膠的復合膠流動，拉動反包簾布出現(xiàn)褶皺，使用時打褶部位先拉開，進而出現(xiàn)脫層鼓包或反包簾布周向斷裂現(xiàn)象。

3.3.2 胎體與三角膠脫層

胎體與三角膠脫層表現(xiàn)為胎圈上部的下胎側部位相同半徑位置有多段連續(xù)周向裂口，裂口對應部位是三角膠上部端點，胎體反包層簾線斷裂，如圖6所示。

圖6 胎體與三角膠脫層

胎體與三角膠脫層產(chǎn)生的原因及解決措施如下。

（1）三角膠幾何尺寸不合理。三角膠尺寸偏大、位置偏高，需對其尺寸和位置進行調(diào)整，同時調(diào)整胎側膠、胎圈耐磨膠和填充膠的尺寸。

（2）三角膠硬度過大，需減小三角膠硬度。

3.3.3 胎體反包端點處脫層

胎體反包端點處脫層表現(xiàn)為胎圈部位有周向凸起，如圖7所示。

圖7 胎體反包端點處脫層

該問題產(chǎn)生的原因一是胎體簾線選擇不當，二是反包高度不合理。因此在設計過程中應選擇更適宜的胎體簾線，同時使反包端點避開胎體屈撓最大的位置。

3.4 胎圈上方脫層

該缺陷是由于三角膠接頭不實，導致胎圈上方脫層，出現(xiàn)鼓包和爆破現(xiàn)象，如圖8所示。

圖8 胎圈上方脫層

胎圈上方脫層的產(chǎn)生原因如下。

（1）鋼絲圈與三角膠貼合時接頭有空隙，產(chǎn)生缺陷，成型硫化后該處界面產(chǎn)生窩氣，影響膠料粘合。

（2）三角膠接頭過大或過小，局部出現(xiàn)薄厚不均，從而導致窩氣，影響部件貼合。

存在這兩種缺陷的輪胎使用早期會出現(xiàn)脫層，溫度升高，胎體簾布屈撓斷裂，發(fā)生爆破。

3.5 胎里凹陷

某全鋼載重輪胎硫化后胎里經(jīng)X光檢查后發(fā)現(xiàn)異常凹陷（見圖9），對發(fā)現(xiàn)異常處進行實物解剖，如圖10所示。

圖9 輪胎X光檢測結果

圖10 胎里凹陷輪胎解剖實物

實物解剖后發(fā)現(xiàn)鋼絲簾線光滑且與膠料分離，胎肩墊膠及胎側膠一側對應位置光滑，與鋼絲簾線沒有撕裂痕跡[20-21]。

由上述現(xiàn)象可以分析得出以下結論。

（1）胎里凹陷的產(chǎn)生不是胎體簾布壓延、裁斷和接頭的問題，也不是成型時接頭的問題。壓延時通常不會產(chǎn)生窩氣，鋼絲簾線滲膠性能較差在X光檢測時不會看到氣泡；如果是接頭不牢，相鄰的胎體簾線應是整體（從一邊胎側到另一邊胎側）存在疏線狀況。

（2）該缺陷也不是胎肩墊膠接頭開膠的問題。如果定型膨脹后，胎肩墊膠接頭自粘性不良而產(chǎn)生開裂，解剖后胎肩墊膠接頭處應有氣泡，且對應接頭位置簾布壓延膠料和氣密層硫化后應有向該位置遷移的趨勢和現(xiàn)象。

因此分析胎里凹陷的產(chǎn)生原因如下：胎肩墊膠與胎體貼合成型時，胎肩墊膠定長過大，兩者窩氣沒有壓實會產(chǎn)生氣泡，而胎肩墊膠邊緣已經(jīng)與胎體粘合，該氣泡在后續(xù)工序中無法排除；輪胎硫化時，窩氣處由于氣泡壓縮后壓力較大，氣泡周圍的膠料出現(xiàn)光滑輕微水波紋狀，氣體與鋼絲簾線接觸，在該位置鋼絲簾線與膠料脫層的同時，鋼絲簾線起到導管作用，使氣體順著鋼絲簾線向壓力較小的方向流動，而不是在胎肩墊膠與簾布壓延膠界面中擴展，進而出現(xiàn)胎肩與下胎側膠線分離脫層的現(xiàn)象。鋼絲簾線與膠料分離脫層的數(shù)量取決于產(chǎn)生窩氣部位的數(shù)量和窩氣量。

可以通過以下兩個方案解決胎里凹陷問題。

（1）胎體壓延膠厚度增大0.3～0.5 mm。

（2）成型時胎肩墊膠定長要準確，過長或過短都會使胎肩墊膠出現(xiàn)缺陷，并且胎肩墊膠與胎體簾布要壓實，不能產(chǎn)生窩氣。成型時胎肩墊膠沒有壓實的情況下，胎肩墊膠越寬且薄，越容易產(chǎn)生窩氣。適當調(diào)整胎肩墊膠的幾何尺寸，控制胎肩墊膠半成品的門尼粘度等物理性能指標，可防止成型時胎體膨脹導致胎體與胎肩墊膠之間窩氣。此外，成型過程中，在胎體鼓上胎肩墊膠時應減小旋轉速度。

3.6 胎側爆破

胎側爆破表現(xiàn)為輪胎側部呈U形口爆破，鋼絲簾線裸露且完好無損，也無外傷痕跡，如圖11所示。

圖11 胎側爆破

胎側爆破的產(chǎn)生原因如下：胎肩墊膠尺寸偏小，胎側膠或胎冠翼膠偏小，硫化時內(nèi)襯層膠在硫化膠囊的推動下向外移動使氣密層膠料與胎體簾線接觸，導致鋼絲簾線與膠料粘合性能較差[22]；成型鼓平寬過大或過小，過大會導致胎體簾線在肩部產(chǎn)生彎曲，過小會導致胎體簾線在肩部對應的胎里隱約露線。

4 結語

目前，我國正從輪胎生產(chǎn)大國向生產(chǎn)強國邁進，同時也面臨著新冠肺炎疫情和不同國家及區(qū)域間的貿(mào)易摩擦影響、國際技術和貿(mào)易壁壘的日益嚴苛、輪胎標簽法規(guī)的相繼實施、市場需求格局的變化、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、中低端產(chǎn)能過剩、技術創(chuàng)新和品牌建設不足等嚴峻挑戰(zhàn)。

我國應盡快完善汽車輪胎召回法律制度，加強對汽車輪胎召回的宣傳教育，完善汽車輪胎行業(yè)標準體系，同時輪胎行業(yè)也要樹立強烈的質(zhì)量責任意識，創(chuàng)新發(fā)展，重視生產(chǎn)技術和產(chǎn)品質(zhì)量，用科學的結構設計和配方設計技術，嚴格的工藝管理，更加智能的輪胎制造，環(huán)保的高性能原材料和前沿的分析測試技術，全面提升輪胎制造水平，加快高質(zhì)量發(fā)展步伐。