低扁平半鋼子午線輪胎胎肩氣泡的研究

周海龍

(雙錢集團(tuán)安徽回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 200030)

隨著科技的快速發(fā)展和進(jìn)步，人們對汽車的功能性要求已經(jīng)發(fā)生了徹底的改變。尤其是在當(dāng)下，汽車品牌多不勝數(shù)，產(chǎn)品競爭異常激烈。各大汽車廠層出不窮地推出主打運(yùn)動(dòng)、駕乘樂趣的車系，以吸引廣大消費(fèi)者的青睞。我公司順應(yīng)日益增長的市場需求，開發(fā)了一系列低扁平半鋼子午線輪胎。開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)輪胎扁平化變低，輪胎制造的難度變大。這主要突顯在輪胎生產(chǎn)過程中的外觀良品率相比高扁平輪胎要低。不良品主要集中在胎肩氣泡，氣泡輪胎一般難以進(jìn)行修補(bǔ)，只能作廢棄處理。我司經(jīng)過長期的研究，對胎肩氣泡的形成原因進(jìn)行觀察分析，并進(jìn)行方案改善，取得了良好的效果?，F(xiàn)將分析及改善情況進(jìn)行簡單介紹。

1 原因分析

1.1 氣泡的特征

將輪胎放置在光線比較充裕的檢查臺下，不需要進(jìn)行輪輞安裝并充氣。沿著胎肩左右環(huán)視一周，可以清晰地看到胎肩部位有氣泡鼓起，氣泡外觀見圖1。氣泡形狀似橢圓形，經(jīng)過測量氣泡最大能達(dá)到長軸10 mm、短軸6 mm。經(jīng)大量觀察，氣泡的圓周發(fā)生位置不固定，不僅僅只發(fā)生在接頭部位，其他位置也有發(fā)生。每條輪胎的氣泡發(fā)生數(shù)量也不統(tǒng)一，將輪胎通過全息機(jī)器檢測，全息圖上多時(shí)能看到有七八處氣泡。

圖1 胎肩氣泡

1.2 氣泡的危害

通過對氣泡輪胎進(jìn)行切片并仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，氣泡發(fā)生位置在1#帶束層末端與胎翼端點(diǎn)間，氣泡位置詳見圖2，這種情況和市場返回胎中出現(xiàn)的肩空現(xiàn)象比較相似。由于空氣的隔閡，導(dǎo)致胎面與胎體不能緊實(shí)配合，輪胎在高速行駛時(shí)肩部會產(chǎn)生極大的應(yīng)力應(yīng)變，極易出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致爆胎，嚴(yán)重影響駕駛?cè)藛T的生命安全。

圖2 切片后胎肩氣泡

1.3 氣泡的成因

1.3.1 設(shè)計(jì)角度

（1）胎面尺寸設(shè)計(jì)：肩部的平臺小，凸起高，形狀不連貫，成型時(shí)輥壓難度大，膠料無法有效壓合。

（2）帶束層設(shè)計(jì)：帶束層寬度設(shè)計(jì)偏大，成型定型時(shí)胎體簾線鼓起不足，帶束層與胎側(cè)墊膠以及胎面端部間無法壓合緊實(shí)。

（3）冠帶與帶束層差級：差級設(shè)計(jì)偏小，兩種材料的端點(diǎn)集中，層與層之間形成較大間隙，成型時(shí)難以通過輥壓將其有效壓合緊實(shí)。

1.3.2 工藝角度

（1）膠料存放：胎面、胎側(cè)、帶束層或冠帶條等半制件控制不良，表面含水量較高或有污漬，在生胎成型過程中，生胎的內(nèi)部粘合不良或水分匯集在帶束末端位置。

（2）壓出工藝：胎面壓出時(shí)冠部膠和翼部膠結(jié)合處出現(xiàn)控制不良，存在凹陷或者窩氣。

（3）成型設(shè)定：生胎在制作過程中胎面輥、胎肩輥、下壓輥等的設(shè)定存在不足，無法壓實(shí)各半制件材料。

（4）硫化壓力：硫化時(shí)膠囊對輪胎肩部位置產(chǎn)生的壓力不足，導(dǎo)致膠料不能良好流動(dòng)，肩部殘留空氣無法有效排出。

2 改善措施

本工作以205/45R17為例對胎肩氣泡進(jìn)行改善方案設(shè)計(jì)。

2.1 設(shè)計(jì)調(diào)整

（1）胎面調(diào)整：原先設(shè)計(jì)時(shí)，肩部平臺寬度為5 mm，肩部總厚為8.5 mm，現(xiàn)將平臺寬度增加到15 mm，肩部總厚減少到7.8 mm，使整個(gè)胎面部件上表面更加平緩，利于胎面壓輥均勻輥壓，胎面調(diào)整前后見圖3。

圖3 胎面調(diào)整前后

（2）帶束層調(diào)整：原先設(shè)計(jì)時(shí)，帶束層寬度按照行駛面（TDW）×1.02取整即180 mm，現(xiàn)將帶束層寬度減少到176 mm，減少胎面組合件與胎桶組合件的接觸面積，利于輥壓時(shí)材料間相互壓實(shí)。

（3）冠帶定位調(diào)整：原先設(shè)計(jì)時(shí)，冠帶取值為距離1#帶束層的末端點(diǎn)3 mm，現(xiàn)將其調(diào)整為5 mm，將各種材料的末端點(diǎn)進(jìn)行散開分布，利于材料壓實(shí)。

圖4 帶束層及冠帶調(diào)整前后（硫化后輪胎分布）

2.2 工藝控制

（1）膠料確認(rèn)：對與膠料直接接觸的托盤、過程輸送線及其他的工器具進(jìn)行清潔并干燥處理，選取連續(xù)煉膠過程中的中間序號膠料并進(jìn)行檢測，制備相應(yīng)的各種半制件材料。

（2）壓出/裁斷確認(rèn)：對調(diào)整后的胎面口型進(jìn)行修改確認(rèn)，胎面?zhèn)淞蠅撼鰰r(shí)確認(rèn)螺桿轉(zhuǎn)速、出膠溫度、壓出速度等在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)，嚴(yán)格控制氣孔率處于較低水平，其他半制件材料嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行制備并檢測合格。

（3）成型確認(rèn)： 對燈光線、半制件寬厚度、成型機(jī)精度等進(jìn)行測量并確認(rèn)，對胎面輥、胎肩輥、下壓輥的壓力及行程等參數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)定并確認(rèn)實(shí)際壓力及行程等，對成型后的生胎進(jìn)行外觀合格檢查。

（4）硫化確認(rèn)：對硫化機(jī)的溫度、壓力平行度等進(jìn)行確認(rèn)，對膠囊的外觀伸張等進(jìn)行確認(rèn)，確保硫化曲線無異常。

3 改善效果

3.1 胎肩氣泡確認(rèn)

影響質(zhì)量的因素有“人、機(jī)、料、法、環(huán)”。為保證穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，樣胎的制備安排在同一個(gè)成型機(jī)及硫化機(jī)上，由同一組操作人員按照上文的改善方案進(jìn)行制備。改善前后輪胎的胎肩氣泡發(fā)生情況見匯總表1。從數(shù)據(jù)可以看出，改善前胎肩氣泡發(fā)生率高達(dá)4.4%，無法維持正常生產(chǎn)，改善后的胎肩氣泡發(fā)生率不到0.2%，改善效果顯著。

表1 改善前后輪胎胎肩氣泡匯總

對2條胎肩氣泡胎進(jìn)行取樣外觀檢查發(fā)現(xiàn)，每條輪胎僅有一個(gè)氣泡。氣泡呈圓形、特征不明顯，大小經(jīng)過測量，約半徑1.5 mm。 將其放入全息機(jī)檢查，未發(fā)現(xiàn)其他隱性氣泡。將輪胎氣泡處進(jìn)行切片查看，均為材料接頭部位，經(jīng)過分析是接頭搭接量過大導(dǎo)致成型時(shí)沒有壓實(shí)引起，加強(qiáng)成型時(shí)材料貼合控制后再次跟蹤500條輪胎無肩泡出現(xiàn)。

3.2 輪胎性能確認(rèn)

改善前后輪胎的室內(nèi)機(jī)床測試對比見表2。從表2可以看出，改善前后輪胎的高速和耐久綜合性能相差不大，均滿足國標(biāo)中高速測試不低于60 min、耐久測試不低于35.5 h的要求。

表2 改善前后輪胎室內(nèi)性能測試匯總

4 結(jié)語

通過設(shè)計(jì)調(diào)整和工藝控制，有效減少了胎肩氣泡的發(fā)生、提升了產(chǎn)品的良品率，驗(yàn)證了改善方案的可靠性，降低了企業(yè)的制造成本。