全鋼載重子午線輪胎胎肩擠膠式膠邊產(chǎn)生原因分析及解決措施

王俊霞，慕振興，王明偉，初坤龍

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生的部位是胎側(cè)與胎冠活絡(luò)塊間的結(jié)合面，結(jié)合面處的薄膠邊強(qiáng)度低、易斷裂，會(huì)導(dǎo)致輪胎發(fā)生胎肩膠邊墊傷缺陷（見(jiàn)圖1）。此外，如果膠邊長(zhǎng)時(shí)間積存在模具上，會(huì)對(duì)模具造成損傷[1-2]，導(dǎo)致模具間隙增大，從而增大胎肩膠邊墊傷缺陷輪胎的數(shù)量。

圖1 胎肩膠邊墊傷

傳統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)硫化機(jī)主要靠操作工手動(dòng)清理模具，而新型液壓式硫化機(jī)為上下移動(dòng)結(jié)構(gòu)，全自動(dòng)操作，人工清理模具困難且影響生產(chǎn)效率。產(chǎn)生胎肩膠邊墊傷缺陷的輪胎需要經(jīng)過(guò)人工打磨后銷售，打磨過(guò)的輪胎外觀粗糙，且墊傷面積越大，打磨痕跡越明顯。

胎肩膠邊分為擠膠式和溢膠式兩種形式。擠膠式膠邊薄如紙，一般情況下，膠邊的高度/厚度比不小于15。圖2所示膠邊高度為10 mm、厚度為0.3 mm，高度/厚度比為33.3，為擠膠式膠邊。溢膠式膠邊有一定的厚度，一般情況下膠邊高度/厚度比小于15。圖3所示膠邊高度為6 mm、厚度為0.7 mm，高度/厚度比為8.57，為溢膠式膠邊。由于溢膠式膠邊厚度較大、強(qiáng)度高，不易斷裂，因此不會(huì)撕裂產(chǎn)生膠邊墊傷；而擠膠式膠邊一般情況下比較薄，強(qiáng)度低、易斷裂，易掉落在胎坯表面產(chǎn)生膠邊墊傷。

圖2 擠膠式膠邊

圖3 溢膠式膠邊

為提高輪胎外觀質(zhì)量，本工作通過(guò)進(jìn)行咬膠試驗(yàn)、分析硫化機(jī)和模具精度、調(diào)整硫化工藝和改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，找出擠膠式膠邊的產(chǎn)生原因，并提出相應(yīng)解決措施。

1 咬膠試驗(yàn)

咬膠試驗(yàn)是確定胎坯胎肩部位膠料是否過(guò)剩的方法，現(xiàn)場(chǎng)選擇出膠邊較多的750R16 CST27輪胎進(jìn)行咬膠試驗(yàn)。試驗(yàn)步驟為：（1）在胎坯肩部畫(huà)線；（2）按照正常硫化步驟進(jìn)行裝模，合模到位后打開(kāi)模具；（3）觀察畫(huà)線處狀態(tài)及周圍分型面處膠料溢出情況。胎坯咬膠試驗(yàn)效果見(jiàn)圖4。

圖4 胎坯咬膠試驗(yàn)效果

由圖4可以看出，在不通入高壓蒸汽的情況下，胎肩部位結(jié)合面處有膠料擠出，說(shuō)明胎肩部位膠料過(guò)剩，可以通過(guò)減少膠料的方式解決胎肩膠邊問(wèn)題。

為了驗(yàn)證減少膠料對(duì)胎肩膠邊的影響，削去750R16 CST27胎坯胎肩部位部分膠料，硫化后輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生情況見(jiàn)圖5。

圖5 減少胎坯膠料前后輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生情況

由圖5可以看出，削去胎坯胎肩部位部分膠料，硫化后輪胎胎肩部位膠邊明顯變少、變短，基本解決了胎肩膠邊問(wèn)題。由此可見(jiàn)，咬膠試驗(yàn)可以作為驗(yàn)證胎坯胎肩部位膠料設(shè)計(jì)是否合理的方法，為半成品尺寸調(diào)整提供理論支持。

2 硫化機(jī)和模具精度分析

選擇出膠邊較多的12R22.5 CST27輪胎為例，分析硫化機(jī)和模具精度對(duì)胎肩膠邊的影響。

采用648#新型液壓硫化機(jī)硫化，硫化機(jī)精度測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。由表1可以看出，硫化機(jī)精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可以排除硫化機(jī)的影響。

表1 硫化機(jī)精度測(cè)量數(shù)據(jù)

模具采用12R22.5 CST27規(guī)格左模和右模兩副，在預(yù)加載的條件下測(cè)量胎肩部位的間隙，測(cè)量采用精度為0.05 mm的測(cè)量尺（如間隙超過(guò)0.05 mm則采用塞尺），測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。由表2可以看出，左模模具精度高，右模模具精度低。

表2 模具左、右模胎肩結(jié)合面間隙測(cè)量數(shù)據(jù) mm

硫化后輪胎左、右模胎肩膠邊產(chǎn)生情況見(jiàn)圖6。由圖6可以看出，在硫化機(jī)精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，模具精度與膠邊的產(chǎn)生關(guān)系較大，左模模具精度高，輪胎基本不出現(xiàn)膠邊，右模模具精度低，結(jié)合面間隙大，則出現(xiàn)明顯膠邊，因此模具胎肩結(jié)合面間隙要控制在0.05 mm以內(nèi)。

圖6 輪胎左、右模胎肩膠邊

3 硫化工藝調(diào)整

考慮硫化過(guò)程中胎坯充入高壓蒸汽后周長(zhǎng)變大，膠料易擠向有間隙的地方，因此對(duì)硫化工藝進(jìn)行調(diào)整，即硫化合模后采用低壓蒸汽持續(xù)定型10 s后再充入高壓蒸汽。硫化工藝調(diào)整前后輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生情況見(jiàn)圖7。由圖7可知，硫化工藝調(diào)整前后胎肩膠邊情況相當(dāng)，沒(méi)有明顯改善。

4 耐磨板增加墊片

在耐磨板上增加墊片可以有效增大型腔的體積，模具型腔可以容納更多的膠料，從而減少膠邊[3]，但同時(shí)也需要考慮胎肩出臺(tái)高度。根據(jù)試驗(yàn)，墊片厚度每增大1 mm，胎肩出臺(tái)高度增大約0.5 mm，工藝標(biāo)準(zhǔn)要求胎肩出臺(tái)高度不大于1 mm，因此墊片厚度需要根據(jù)胎肩出臺(tái)高度確定。

耐磨板上增加墊片對(duì)輪胎胎肩出臺(tái)高度及膠邊高度的影響見(jiàn)表3。由表3可以看出，增加墊片后，輪胎胎肩膠邊得到明顯改善，但考慮到胎肩出臺(tái)高度標(biāo)準(zhǔn)限制，耐磨板增加墊片僅可作為輕微胎肩膠邊情況的改善方法。

表3 耐磨板上增加墊片對(duì)輪胎胎肩出臺(tái)高度和膠邊高度的影響 mm

5 模具設(shè)計(jì)優(yōu)化

調(diào)整輪胎分型面處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增大模具空間，以便能夠容納更多膠料，有利于減少胎肩膠邊的產(chǎn)生，因此在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面著重考慮增大胎肩結(jié)合面處的膠料容納空間。胎肩結(jié)合面處優(yōu)化設(shè)計(jì)前后模具形狀見(jiàn)圖8。

圖8 胎肩結(jié)合面處優(yōu)化設(shè)計(jì)前后模具形狀

模具優(yōu)化設(shè)計(jì)前后輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生情況見(jiàn)圖9。由圖9可以看出：模具胎肩結(jié)合面優(yōu)化設(shè)計(jì)前，胎肩存在窄薄膠邊問(wèn)題；優(yōu)化設(shè)計(jì)后，胎肩結(jié)合面處膠料明顯變寬、膠量增大，未出現(xiàn)胎肩膠邊問(wèn)題。

圖9 模具優(yōu)化設(shè)計(jì)前后輪胎胎肩膠邊產(chǎn)生情況

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)咬膠試驗(yàn)驗(yàn)證了輪胎胎肩部位膠料過(guò)多會(huì)導(dǎo)致胎肩膠邊產(chǎn)生，通過(guò)采取減少胎肩部位膠料、確保硫化機(jī)和模具精度符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求、耐磨板增加墊片、優(yōu)化模具設(shè)計(jì)等措施，可以從根本上解決輪胎胎肩擠膠式膠邊問(wèn)題，降低了人工清理膠邊的頻率，使生產(chǎn)效率提高0.35%，輪胎胎肩膠邊墊傷缺陷率降低約50%，輪胎生產(chǎn)一次合格率提高0.08%。