工程機(jī)械輪胎罐式膠囊硫化模具過梁處內(nèi)壓水泄漏的原因分析及解決措施

陳文喜，蔣化學(xué)

（四川海大橡膠集團(tuán)有限公司，四川 簡(jiǎn)陽 641402）

罐式膠囊硫化工藝在工程機(jī)械輪胎硫化中具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，目前仍廣泛使用。但罐式膠囊硫化模具的過梁處內(nèi)壓水極易泄漏，造成輪胎胎側(cè)缺膠和花紋圓角等外觀質(zhì)量缺陷，甚至導(dǎo)致輪胎報(bào)廢。本工作對(duì)罐式膠囊硫化模具過梁處內(nèi)壓水泄漏（簡(jiǎn)稱內(nèi)漏）的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 模具結(jié)構(gòu)

工程機(jī)械輪胎罐式膠囊硫化模具主要由上模、內(nèi)壓管、過梁、上壓盤、上夾盤、密封圈和鋼碗組成（如圖1所示）。其中，內(nèi)壓管及過梁等固定在上模，上壓盤與上夾盤固定裝配，密封圈及鋼碗組成密封裝置，A為內(nèi)壓水管與過梁接合面，B為上壓盤上平面，C為過梁下表面，D為上夾盤上平面。

硫化時(shí)，內(nèi)壓水通過A面進(jìn)入過梁，再通過密封裝置進(jìn)入上夾盤內(nèi)，過梁內(nèi)設(shè)通過內(nèi)壓水的過孔，過梁在A面與內(nèi)壓管焊接連接，密封裝置裝配在過梁及上夾盤間，過梁處形成如圖1所示的焊接面A及C和D端面的密封點(diǎn)（C和D端面是密封圈的上、下面，同時(shí)起作用，均與過梁結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)）。

圖1 工程機(jī)械輪胎罐式膠囊硫化模具結(jié)構(gòu)示意

2 模具過梁處內(nèi)漏的原因分析

罐式膠囊硫化模具合模到位后，膠囊內(nèi)腔與管路連通，處于無壓狀態(tài)，充入一次內(nèi)壓水時(shí)由于工程機(jī)械輪胎體積大，供水時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致胎坯與模具間產(chǎn)生間隙，如果模具表面有水，積水通過排氣孔串至胎坯表面，影響硫化的質(zhì)量。而罐式膠囊硫化工藝特殊，模具過梁處于薄弱部位，極易損壞，產(chǎn)生內(nèi)漏，導(dǎo)致模具表面積水。

模具過梁處內(nèi)漏的具體原因分析如下。

（1）過梁與模具連接不牢

過梁與模具材質(zhì)不同，焊接面A易產(chǎn)生焊接裂紋，導(dǎo)致過梁與模具的連接強(qiáng)度降低，過梁連接處連接不牢，從而致使內(nèi)壓管與過梁連接處易破裂而產(chǎn)生內(nèi)漏。

（2）過梁受力不合理

模具內(nèi)的軸向配合零件較多，這些零件的累計(jì)裝配誤差導(dǎo)致過梁受力過大，即在輪胎硫化過程中，在內(nèi)壓的作用下，零件的累計(jì)裝配誤差使上夾盤上平面位置發(fā)生改變，造成上夾盤浮動(dòng)，減小密封裝置的軸向空間，而軸向空間是密封裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，軸向空間減小使徑向壓力變大，使過梁受力加大，損壞過梁與模具連接，從而破壞內(nèi)壓管與過梁的連接，進(jìn)而產(chǎn)生內(nèi)漏。

上壓盤與過梁產(chǎn)生干涉導(dǎo)致過梁受力過大，即過梁設(shè)計(jì)過厚，使上壓盤與過梁產(chǎn)生干涉，上壓盤上平面與過梁下平面產(chǎn)生接觸，變?yōu)檫^盈配合，加大了過梁受力。

密封裝置的空間設(shè)計(jì)過小使過梁受力過大，即過梁為密封圈提供徑向壓力，鋼碗為密封圈提供周向壓力，密封裝置的密封圈厚度以及鋼碗高度設(shè)計(jì)過大，密封裝置的空間過小，造成過梁受力加大。

（3）密封結(jié)構(gòu)不合理

密封圈與鋼碗組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致模具密封裝置C和D端面易產(chǎn)生泄漏。

（4） 過梁結(jié)構(gòu)不合理

過梁過孔不居中而導(dǎo)致過孔壁厚度過小、過梁整體厚度過小等不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致過梁管線易損壞。

3 模具過梁處內(nèi)漏的解決措施

（1）優(yōu)化過梁與模具連接

根據(jù)過梁和模具的材質(zhì)以及焊接條件，合理選取焊接工藝，保證過梁與模具的焊接面質(zhì)量，即連接強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值。同時(shí)，可以增大過梁加強(qiáng)筋，即增大過梁與模具的受力連接面積；適當(dāng)加大過梁長(zhǎng)度，增大焊接面，同時(shí)在過梁與模具間加設(shè)螺栓，增補(bǔ)螺栓連接，即加強(qiáng)過梁與模具的連接（如圖2所示）。

圖2 過梁與模具加強(qiáng)連接示意

（2）合理設(shè)計(jì)過梁受力

嚴(yán)格控制模具內(nèi)上夾盤等夾具零件的加工精度，保證夾盤組件的裝配誤差在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，使過梁與上夾盤間軸向空間取值誤差較小，這也是密封裝置標(biāo)準(zhǔn)化使用的基礎(chǔ)。

合理設(shè)計(jì)上壓盤與過梁的配合。控制上壓盤高度及過梁厚度，保證上壓盤上平面與過梁下平面間的合理空間，避免上壓盤與過梁產(chǎn)生干涉，保證過梁不受其它零件傳遞的額外力，從而保證焊接面連接不受額外力作用。

合理設(shè)計(jì)密封壓力。根據(jù)密封裝置的軸向空間及裝配誤差，合理設(shè)計(jì)密封圈厚度及鋼碗高度，使過梁不產(chǎn)生額外變形，使其受力受控。

（3）優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)

優(yōu)化設(shè)計(jì)密封圈及鋼碗的內(nèi)徑和外徑，保證密封裝置良好密封。

（4）優(yōu)化過梁結(jié)構(gòu)

過梁過孔應(yīng)對(duì)稱設(shè)計(jì)，保證過梁上、下面的過孔壁厚，使過梁穿孔不致早期損壞，延長(zhǎng)過梁使用壽命。

過梁壁厚設(shè)計(jì)合理。過梁提供密封裝置的鎖緊壓力，由于模具內(nèi)孔大，約有400 mm長(zhǎng)的過梁懸空，因此過梁強(qiáng)度及剛度要求較高，保證過梁壁厚。如果過梁與上夾盤間的空間不足，可適當(dāng)改變過梁C面上內(nèi)壓管與過梁的接頭位置，即密封圈的C密封面位置，在過梁對(duì)應(yīng)于鋼碗處適當(dāng)開槽，充分滿足過梁橫向孔的上、下面壁厚。

4 結(jié)語

通過采取上述措施，工程機(jī)械輪胎罐式膠囊硫化模具過梁處內(nèi)漏問題得到解決，大大減少了成品輪胎胎側(cè)缺膠和花紋圓角等缺陷，輪胎硫化質(zhì)量提高。