金學(xué)云,王華山
(1.天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,天津 300457;2.銀川佳通長(zhǎng)城輪胎有限公司,寧夏 銀川 750011)
半鋼子午線輪胎對(duì)胎面擠出工藝要求較高,擠出胎面的對(duì)稱(chēng)性和均勻性直接影響輪胎的一致性和動(dòng)平衡均勻性,而胎面擠出口型板是影響胎面對(duì)稱(chēng)性和均勻性的主要因素。本工作對(duì)半鋼子午線輪胎胎面擠出口型板進(jìn)行設(shè)計(jì)。
根據(jù)擠出機(jī)工作原理,膠料通過(guò)機(jī)筒和螺桿的剪切混煉后,形成粘流體。膠料通過(guò)擠出機(jī)流道、預(yù)口型和口型時(shí),形成一定的壓力和速度梯度,使膠料在擠出口型時(shí)呈拋物線(見(jiàn)圖1)。該現(xiàn)象使得膠料在流動(dòng)過(guò)程中,在流道與口型板中心線附近壓力最大,在口型板兩側(cè)內(nèi)壁壓力最小。壓力越大的位置,膠料擠出膨脹率越大;壓力越小的位置,膠料擠出膨脹率越小。流動(dòng)膠料壓力變化趨勢(shì)如圖2所示。
圖1 膠料擠出口型示意
圖2 流動(dòng)膠料壓力變化趨勢(shì)
常見(jiàn)的胎面形狀有平面形、鋸齒形、階梯形和漸變形4種,如圖3所示。
圖3 常見(jiàn)胎面形狀
型面曲線法是根據(jù)膠料壓力與口型板位置的變化,確定膠料在口型板各點(diǎn)的膨脹率,并根據(jù)各點(diǎn)膨脹率確定口型板各點(diǎn)的開(kāi)型參數(shù),用平滑曲線連接各開(kāi)型點(diǎn),再用圓弧擬合曲線,從而確定型面曲線。用線切割設(shè)備沿型面曲線對(duì)口型板進(jìn)行開(kāi)型,切割完成后,再將型面打磨光滑。型面曲線法只需找到胎面形狀變化的點(diǎn),用曲線連接各點(diǎn),該方法開(kāi)發(fā)的胎面擠出口型板質(zhì)量好,制備速度快,擠出的胎面尺寸穩(wěn)定。
以某公司平面形胎面為例設(shè)計(jì)擠出口型板。胎面參數(shù)如圖4所示,A1=(142±2)mm,A2=(8±2)mm,A3=(12±2)mm,H1=(9.5±0.2)mm,H2=(9.5±0.2)mm。A1為胎冠寬,A2為基部寬大于胎冠寬的部分,A3為胎側(cè)寬,H1為胎冠厚,H2為胎肩厚,對(duì)于平面形胎面膠,H1與H2相等。
圖4 平面形胎面示意
(1)開(kāi)型參數(shù)。計(jì)算口型板各變化點(diǎn)的開(kāi)型參數(shù),膠料在口型中心的膨脹率為123%,在肩部端點(diǎn)的膨脹率為108%,在寬度方向上的膨脹率為102%。根據(jù)膠料膨脹率計(jì)算口型板各點(diǎn)開(kāi)型參數(shù)為:A1′=139.2 mm,A2′=7.8 mm,A3′=11.8 mm,H1′=7.7 mm,H2′=8.8 mm。
(2)型面曲線??谛桶逯行狞c(diǎn)用O表示,中心部位厚度為7.7 mm,肩部端點(diǎn)用B表示,端點(diǎn)部位厚度為8.8 mm,在數(shù)控線切割機(jī)床圖紙繪制系統(tǒng)中,繪制口型板切割型面,用150°弧線連接OB兩點(diǎn),并鏡相繪出整個(gè)口型板型面曲線,曲線最低點(diǎn)為胎面中心點(diǎn),最高點(diǎn)為胎面肩部端點(diǎn)??谛桶逍兔媲€如圖5所示。
圖5 擠出口型板型面曲線示意
(3)開(kāi)型。用DK7750E型電火花數(shù)控線切割機(jī)場(chǎng)(蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司產(chǎn)品)將口型板設(shè)計(jì)參數(shù)輸入線切割設(shè)備,按口型板型面曲線加工口型板??谛桶迦鐖D6所示。
圖6 擠出口型板示意
Ф120/Ф200/Ф150三復(fù)合銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī),西德特勒斯特公司產(chǎn)品。
根據(jù)我公司擠出機(jī)的工藝要求,確定胎面擠出主要工藝參數(shù),見(jiàn)表1。
表1 胎面擠出主要工藝參數(shù)
當(dāng)擠出機(jī)溫度穩(wěn)定后,將胎冠膠、基部膠和胎側(cè)膠分別加入Ф200 mm,Ф150 mm和Ф120 mm擠出機(jī)的喂料斗;啟動(dòng)擠出機(jī)螺桿,排出空氣,直到膠料從機(jī)頭擠出無(wú)氣孔;然后關(guān)停擠出系統(tǒng),安裝口型板;再次啟動(dòng)擠出系統(tǒng),擠出胎面,冷卻后進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)測(cè)量,胎面尺寸為:A1=142.3 mm,A2=8 mm,A3=12.2 mm,H1=9.4 mm,H2=9.36 mm。要注意的是,測(cè)量擠出胎面,對(duì)尺寸不合格的點(diǎn),在口型板上找出對(duì)應(yīng)位置,進(jìn)行打磨、修理即可。
胎面質(zhì)量顯著影響成品輪胎的一致性和動(dòng)平衡均勻性,結(jié)構(gòu)合理的胎面擠出口型板是輪胎質(zhì)量的重要保證。本工作通過(guò)分析膠料通過(guò)流道和口型時(shí)的壓力和速度,采用型面曲線法開(kāi)發(fā)胎面擠出口型板。型面曲線法方便、快捷,用其開(kāi)發(fā)的口型板擠出的胎面平整,均勻性和對(duì)稱(chēng)性好。本工作僅對(duì)平面形胎面擠出口型板進(jìn)行設(shè)計(jì),鋸齒形、階梯形和漸變形胎面擠出口型板也可采用型面曲線法設(shè)計(jì),僅需將胎面分成幾個(gè)平面部分處理即可。