半鋼子午線輪胎擠出胎側(cè)合格率的提升

奚豐希，李天奇，陳 超，姜浩軍

（杭州海潮橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著汽車工業(yè)和道路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，對(duì)輪胎的制造質(zhì)量和性能要求越來越高。輪胎承受和轉(zhuǎn)移汽車與地面之間的各種力和力矩，要求具有良好的操縱穩(wěn)定性、舒適性、安全性、耐磨性能、高速性能及低滾動(dòng)阻力。輪胎的均勻性對(duì)輪胎的使用性能影響很大，均勻性已成為衡量輪胎質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]。半鋼子午線輪胎制造工序繁多，胎側(cè)部件加工是其生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。胎側(cè)部件的加工精度對(duì)輪胎的均勻性和外觀質(zhì)量有很大的影響。

本工作分析半鋼子午線輪胎胎側(cè)擠出合格率的影響因素，并提出相應(yīng)的解決方法[2-7]。

1 使用設(shè)備

胎側(cè)三復(fù)合擠出生產(chǎn)線的主要設(shè)備包括Φ200 mm/Φ150 mm/Φ120 mm三復(fù)合銷釘式冷喂料擠出機(jī)組、4組長(zhǎng)度強(qiáng)制收縮輥道和單位長(zhǎng)度稱量及測(cè)寬裝置、水槽噴淋冷卻裝置、壓縮空氣吹干裝置、熱空氣吹干裝置、熱刺孔裝置和卷取裝置。

2 胎側(cè)擠出質(zhì)量影響因素分析

2.1 胎側(cè)寬度控制

調(diào)試半鋼子午線輪胎胎側(cè)擠出生產(chǎn)線時(shí)，遇到多塊新加工口型板（左、右寬度相同）擠出胎側(cè)左、右寬度差較大問題，驅(qū)動(dòng)側(cè)胎側(cè)寬度比操作側(cè)胎側(cè)寬度大2～2.5 mm。對(duì)測(cè)寬裝置進(jìn)行校驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。對(duì)機(jī)頭內(nèi)外護(hù)膠流道進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)側(cè)的外護(hù)膠流道有異常，即擠出平直度不好，出現(xiàn)弧形。

通過修磨驅(qū)動(dòng)側(cè)機(jī)頭內(nèi)外護(hù)膠流道板中間的阻尼塊，使驅(qū)動(dòng)側(cè)外護(hù)膠兩端的流速更均勻一致，擠出胎側(cè)具有較好的平直度，口型流道修改前后擠出工藝數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。由表1可見，該流道修改后，同一胎側(cè)口型板擠出左、右胎側(cè)寬度仍相差1～1.5 mm。

表1 口型流道修改前后胎側(cè)擠出工藝數(shù)據(jù)對(duì)比

觀察預(yù)口型發(fā)現(xiàn)，胎側(cè)膠流道是單流道。從原理上分析，使用單流道設(shè)計(jì)擠出制品質(zhì)量不如分流道好。單流道（見圖1）具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、加工成本低的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是易受螺桿旋轉(zhuǎn)方向和膠料質(zhì)量波動(dòng)因素影響，導(dǎo)致機(jī)頭壓力分配不均，橫斷面各點(diǎn)流速不一致，且螺桿轉(zhuǎn)速越高，其壓力分配越不均衡，左、右各點(diǎn)流速差異越大。分流道（見圖2）的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、流道加工和修理時(shí)間較長(zhǎng)，優(yōu)點(diǎn)是能很好地平衡螺桿旋轉(zhuǎn)方向和膠料質(zhì)量波動(dòng)的影響，使機(jī)頭內(nèi)左、右流道橫斷面各點(diǎn)膠料的流速保持一致。

圖1 單流道

圖2 分流道

為減少口型板修改工作量和提高擠出質(zhì)量，決定將預(yù)口型胎側(cè)膠流道由單流道改為分流道。改為分流道后配用同一口型板擠出，左、右胎側(cè)寬度偏差基本消失，前、后連續(xù)秤顯示，左、右兩條胎側(cè)連續(xù)稱量差值也很小，擠出胎側(cè)的寬度和質(zhì)量更均勻。

同時(shí)應(yīng)用胎側(cè)寬度自動(dòng)反饋控制程序，半鋼子午線輪胎胎側(cè)擠出生產(chǎn)線運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，擠出胎側(cè)寬度精度高，波動(dòng)在±1.0 mm范圍內(nèi)，而以前人工控制波動(dòng)值為±2 mm。由于采用高效的自動(dòng)化控制，工人勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低，胎側(cè)寬度掃描合格率由92%提高到99%以上，大幅度提高了半鋼子午線輪胎胎側(cè)的制造質(zhì)量，顯著減少了胎側(cè)返回膠。

2.2 一次法成型胎側(cè)香蕉形彎曲問題

一次法成型工序有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)開的兩條胎側(cè)邊部不平直，彎曲如香蕉形。香蕉形胎側(cè)在貼合時(shí)偏離指示燈方向，與設(shè)計(jì)要求不符合，影響輪胎的均勻性和動(dòng)平衡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響輪胎的外觀質(zhì)量，例如輪胎硫化后產(chǎn)生缺膠。

2.2.1 檢測(cè)方法

取一塊長(zhǎng)1 500 mm、寬800 mm的清潔平直的襯布，放在光滑的水平桌面上，然后剪兩條長(zhǎng)約 1 400 mm的同時(shí)擠出的胎側(cè)，平行地放在襯布上。在兩條胎側(cè)長(zhǎng)度的中心處畫一條垂線，做好標(biāo)記。再在中心線兩側(cè)500 mm處畫兩條垂線，連接間隔1 000 mm的兩條垂線作為基準(zhǔn)直線，測(cè)量胎側(cè)邊緣點(diǎn)在不同停放時(shí)間與該直線的距離，如圖3所示，距離越大，胎側(cè)彎曲度越大，香蕉形變形越嚴(yán)重。

圖3 胎側(cè)彎曲的測(cè)量方法

2.2.2 原因分析

在子午線輪胎胎側(cè)膠復(fù)合擠出時(shí)，如果胎側(cè)膠擠出螺桿轉(zhuǎn)速與外護(hù)膠擠出螺桿轉(zhuǎn)速不匹配，兩種膠料收縮率相差較大，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的香蕉形變形問題。

2.2.3 解決措施

（1）在擠出一次法成型輪胎胎側(cè)時(shí)，合理匹配各擠出螺桿轉(zhuǎn)速，并加以固定。

（2）為提高胎側(cè)外護(hù)膠擠出速度，對(duì)口型板外護(hù)膠端進(jìn)行倒角處理。

改善前后半鋼子午線輪胎胎側(cè)擠出生產(chǎn)線（135-08口型板）擠出胎側(cè)香蕉行彎曲度數(shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。

表2 改善前后胎側(cè)香蕉形彎曲度的數(shù)據(jù)對(duì)比 mm

由表2可知，改善前擠出胎側(cè)在停放35 min后，左、右胎側(cè)香蕉形彎曲度分別為5.0和4.5 mm，改善后則分別為2.5和2.0 mm，質(zhì)量提升較為明顯。

2.3 胎側(cè)刺孔

在成型工序各部件組合過程中，部件之間會(huì)夾帶空氣，如果不排除空氣，輪胎硫化后就會(huì)產(chǎn)生氣泡類缺陷。人工刺孔勞動(dòng)強(qiáng)度大，且質(zhì)量不穩(wěn)定，刺孔位置準(zhǔn)確度低。在胎側(cè)擠出生產(chǎn)線上安裝熱刺孔機(jī)（見圖4）能很好地解決上述問題。

圖4 胎側(cè)熱刺孔機(jī)

在一條擠出生產(chǎn)線上安裝2臺(tái)熱刺孔機(jī)，根據(jù)不同子午線輪胎胎側(cè)的厚度，調(diào)整刺孔機(jī)上下輥的間距即可。胎側(cè)輸送至熱刺孔機(jī)，槽型上壓力輥壓在胎側(cè)上表面，下加熱輥上的刺針從胎側(cè)下表面刺穿，刺針旋轉(zhuǎn)的切線方向與胎側(cè)運(yùn)動(dòng)方向相同[2]。

熱刺孔機(jī)安裝在冷卻水槽后、裁斷裝置前，只要吹干凈水，刺孔機(jī)在作業(yè)時(shí)易進(jìn)水、不易干燥等問題就可避免。也可選擇易出現(xiàn)氣泡的輪胎胎側(cè)進(jìn)行穿刺。刺孔分布密度可自主控制，避免刺孔后輪胎胎側(cè)表面錐眼過多的缺陷。根據(jù)不同的輪胎胎側(cè)配方和氣溫條件，確定最佳的熱穿刺輥溫度。熱穿刺輥溫度選擇應(yīng)保證胎側(cè)氣孔直徑小、透光率高，我公司規(guī)定半鋼子午線輪胎胎側(cè)刺孔后，氣孔直徑不得大于1 mm。如果熱穿刺輥溫度設(shè)定太低，胎側(cè)刺孔后，氣孔直徑較大、透光率低，容易使輪胎硫化后氣孔不能閉合。另外，胎側(cè)氣孔透光率低也達(dá)不到排氣的目的。如果熱穿刺輥溫度設(shè)定太高，易造成胎側(cè)與刺針接觸部位的膠料焦燒。半鋼子午線輪胎胎側(cè)熱穿刺輥設(shè)定溫度選擇（100±5） ℃。為確保胎側(cè)熱刺孔質(zhì)量，建議做好以下幾點(diǎn)。

（1）每星期檢查刺針是否有彎曲2—4次，發(fā)生彎曲就及時(shí)更換。

（2）檢查氣孔是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果氣孔偏大應(yīng)及時(shí)更換刺針，或?qū)Υ提樠b置進(jìn)行限位。

（3）檢查刺針溫度設(shè)置是否符合要求。

（4）檢查聯(lián)動(dòng)線上經(jīng)水冷卻后胎側(cè)上下表面是否吹干。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在相同生產(chǎn)條件下，使用熱刺孔機(jī)，輪胎氣泡發(fā)生率由0.2%～0.3%降低至0～ 0.04%。

3 結(jié)論

（1）通過修改口型流道和重新設(shè)計(jì)預(yù)口型，解決了左右兩條擠出胎側(cè)寬度差較大問題。

（2）通過采用胎側(cè)寬度自動(dòng)反饋控制系統(tǒng)，胎側(cè)寬度波動(dòng)誤差從±2 mm減小到±1 mm，提高了半鋼子午線輪胎胎側(cè)寬度的精度和掃描合格率，顯著減少了胎側(cè)返回膠。

（3）通過合理匹配各擠出螺桿轉(zhuǎn)速及對(duì)口型板局部進(jìn)行倒角，有效降低了香蕉形胎側(cè)的產(chǎn)生幾率。

（4）通過在胎側(cè)擠出生產(chǎn)線上安裝熱刺孔機(jī)，解決了成品輪胎產(chǎn)生較多氣泡的問題。

通過采取以上措施，半鋼子午線輪胎擠出胎側(cè)合格率明顯提升。