全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕產(chǎn)生原因及解決措施

楊振環(huán)，徐 偉，吳群華

（中策橡膠集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310018）

全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕也稱為胎圈缺膠[1-4]，是輪胎胎圈部位耐磨膠之間的裂痕，如圖1所示。我公司12.00R20等有內(nèi)胎輪胎胎圈周向裂痕發(fā)生率近25%，極大地影響了整體產(chǎn)品合格率。雖然此外觀問(wèn)題可以通過(guò)打磨、填膠方式進(jìn)行修復(fù)，但會(huì)耗費(fèi)大量的材料和人工。

圖1 胎圈周向裂痕病疵照片

本工作對(duì)全鋼載重子午線輪胎胎圈周向裂痕的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并從材料分布設(shè)計(jì)、成型膠囊、工藝控制等方面提出解決措施。

1 胎圈周向裂痕產(chǎn)生原因分析

全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)過(guò)程中，成型胎坯中的材料分布與最終輪胎硫化后的材料分布會(huì)存在一定的差異，這種差異過(guò)大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致膠料流動(dòng)，膠料流動(dòng)超出一定范圍或流動(dòng)性不足時(shí)，則導(dǎo)致相應(yīng)的質(zhì)量問(wèn)題，如胎圈周向裂痕、胎側(cè)缺膠等。輪胎硫化前后胎圈耐磨膠的流動(dòng)如圖2所示。同時(shí)，為了將硫化后輪胎與硫化膠囊順利脫離，會(huì)定期在膠料上刷隔離劑，而隔離劑會(huì)隨膠囊紋路在胎圈處匯集。輪胎硫化時(shí)，因?yàn)樘トψo(hù)膠需要流動(dòng)，流動(dòng)過(guò)程中會(huì)將隔離劑帶入膠料中，最終形成裂痕。

圖2 輪胎硫化前后胎圈材料分布示意

2 胎圈部位膠料分布優(yōu)化

在全鋼載重子午線輪胎施工設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲圈到硫化模具間的胎圈膠料分布設(shè)計(jì)非常重要。通過(guò)準(zhǔn)確的計(jì)算，減小輪胎硫化時(shí)膠料所產(chǎn)生的位移，可減少胎圈周向裂痕問(wèn)題的發(fā)生。胎圈部位耐磨膠分布調(diào)整如圖3所示，虛線為調(diào)整前的尺寸，實(shí)線為改進(jìn)后尺寸。

圖3 胎圈部位耐磨膠分布調(diào)整示意

由于最終胎圈端點(diǎn)位置所需要的膠料較多，因此通過(guò)調(diào)整耐磨膠轉(zhuǎn)角位置膠料的分布，使轉(zhuǎn)角位置膠料增多，從而達(dá)到減小膠料位移的目的。設(shè)計(jì)時(shí)需要精準(zhǔn)計(jì)算鋼絲圈直徑與胎體、鋼絲包布、耐磨膠厚度與最終令模直徑的關(guān)系，同時(shí)需要權(quán)衡鋼絲圈寬度、落點(diǎn)和成型撐塊溝槽的關(guān)系，保證胎體簾布的合理伸張。

3 過(guò)程控制

膠料設(shè)計(jì)優(yōu)化完成后，更重要的是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，膠料密煉、擠出、成型和硫化過(guò)程中的各因素都有可能導(dǎo)致膠料分布的不合理，或產(chǎn)生其他變化而產(chǎn)生胎圈周向裂痕。

3.1 膠料與半成品

由于胎坯形狀與相應(yīng)的硫化模具模腔形狀存在一定差異，輪胎硫化時(shí)對(duì)膠料的流動(dòng)性有一定的要求[5-6]。膠料混煉過(guò)程中填料分散不佳、塑性偏低、焦燒時(shí)間偏短導(dǎo)致提早硫化，都會(huì)造成缺膠?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)調(diào)整配方來(lái)提高膠料的流動(dòng)性，保證半成品的尺寸在公差范圍內(nèi)，尤其是鋼絲圈直徑、簾布厚度及胎側(cè)膠的尺寸。

3.2 成型工序

成型工序是將輪胎所有部件整合在一起的過(guò)程，是影響最終的膠料分布是否與設(shè)計(jì)一致的最重要環(huán)節(jié)[7-8]。首先需要確認(rèn)鋼絲圈落點(diǎn)是否在施工設(shè)計(jì)的指定位置，以保證整體的膠料分布；其次，需要將胎坯的胎圈形狀盡可能地接近于硫化模具胎圈位置的形狀，需要從以下幾個(gè)方面對(duì)成型的胎圈形狀進(jìn)行控制。

（1）成型撐塊曲線與鋼絲圈落點(diǎn)控制。成型撐塊曲線的寬度應(yīng)盡可能與胎圈位置膠料相匹配，同時(shí)盡可能使胎坯胎圈形狀圓潤(rùn)，無(wú)明顯的尖角，有利于硫化時(shí)的胎圈膠料順利流動(dòng)。鋼絲圈需要準(zhǔn)確地落點(diǎn)到成型撐塊的中間，否則會(huì)造成胎圈部位膠料明顯的棱角。

（2）撐塊壓力與撐起后直徑。過(guò)大的撐塊壓力及過(guò)大的撐起后直徑會(huì)造成鋼絲圈下膠料被擠走，但撐塊壓力過(guò)小又會(huì)造成胎體鋼絲抽動(dòng)的問(wèn)題，需要根據(jù)不同的胎圈部位膠料，制定不同的撐塊壓力標(biāo)準(zhǔn)。

（3）成型膠囊。成型時(shí)撐塊與耐磨膠之間間隔一層膠囊，膠囊對(duì)胎圈周向裂痕有很大的影響。當(dāng)某個(gè)規(guī)格輪胎產(chǎn)生胎圈周向裂痕時(shí)，可以適當(dāng)?shù)卦龃竽z囊胎圈部位的纖維骨架材料（如圖4所示），減少撐塊對(duì)胎圈材料的擠壓，保證圓潤(rùn)的胎圈形狀。膠囊破損后，會(huì)使胎圈產(chǎn)生擠壓變形，因此需要及時(shí)更換破損的膠囊。

圖4 成型膠囊胎圈部位不同骨架結(jié)構(gòu)

（4）胎坯存放。目前全鋼載重子午線輪胎胎坯存放使用最多的為立放式小車(chē)，在這個(gè)類型的胎坯小車(chē)上，鋼絲圈因?yàn)橹亓Φ淖饔脮?huì)產(chǎn)生變形，時(shí)間越久變形量越大。因此需要盡可能縮短胎坯的存放時(shí)間，對(duì)于大型輪胎采用托盤(pán)平放的方式可減小其胎圈變形。

3.3 硫化工序

硫化定型位置決定著胎坯與模具之間的相對(duì)位置[9-10]，因?yàn)檩喬[放造成的胎坯變形，需要足夠的掛胎時(shí)間來(lái)恢復(fù)胎坯的材料變形。如果定型位置過(guò)高或者定型壓力過(guò)大，胎圈材料會(huì)受到擠壓變形而產(chǎn)生裂痕；同時(shí)，模具中排氣孔的堵塞會(huì)導(dǎo)致胎坯與模具間的氣體無(wú)法排出，影響膠料的流動(dòng)性而導(dǎo)致裂痕。膠囊表面的隔離劑滲入膠料之間，也會(huì)造成胎圈裂痕的產(chǎn)生。膠囊刷隔離劑對(duì)胎圈裂痕的影響見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，膠囊刷隔離劑后第1缸的硫化輪胎胎圈周向裂痕的發(fā)生率為膠囊刷隔離劑前一缸的6倍。因此適當(dāng)?shù)乜刂扑⒛z囊隔離劑的頻率和用量，有利于減少胎圈缺膠的產(chǎn)生。

表1 膠囊刷隔離劑對(duì)輪胎胎圈裂痕的影響

4 結(jié)語(yǔ)

胎圈周向裂痕在全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)中廣泛存在，其產(chǎn)生的本質(zhì)為胎圈部位膠料位移過(guò)大。通過(guò)胎圈部位膠料分布的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、控制生產(chǎn)過(guò)程中胎圈形狀的圓潤(rùn)、改善耐磨膠的流動(dòng)性、控制膠囊隔離劑的用量與涂刷頻率、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的工藝控制，可以使胎圈周向裂痕問(wèn)題得到有效解決。