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      全鋼載重子午線輪胎三角膠貼合卷折問題的原因分析及解決措施

      2023-02-21 14:18:52郭念貴孫寶余
      輪胎工業(yè) 2023年2期
      關(guān)鍵詞:鋼絲圈機械式膠卷

      魯 強,郭念貴,孫寶余

      (三角輪胎股份有限公司,山東 威海 264200)

      三角膠與鋼絲圈的貼合件是輪胎的重要部件,直接影響輪胎的胎圈性能[1-2]。其質(zhì)量不佳時,會導(dǎo)致輪胎胎圈部位的早期損壞或使用壽命縮短[3-4],并且影響生產(chǎn)效率,浪費生產(chǎn)資源。當(dāng)前國內(nèi)輪胎廠生產(chǎn)三角膠與鋼絲圈的貼合件主要有兩種方式,一種是先在壓出線生產(chǎn)三角膠,裁斷,然后使用貼合件成型鼓進行鋼絲圈與裁斷后的三角膠貼合;另一種是使用擠出機、運輸輔線和貼合鼓一體的熱貼生產(chǎn)線直接生產(chǎn)[5-7]。

      無論采用何種方式生產(chǎn)貼合件,都會在三角膠與鋼絲圈貼合后發(fā)生三角膠卷折現(xiàn)象,如圖1所示。本工作對三角膠卷折現(xiàn)象的產(chǎn)生原因進行分析并提出相應(yīng)的解決措施。

      圖1 三角膠卷折現(xiàn)象

      1 原因分析

      生產(chǎn)現(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn),部分規(guī)格三角膠在貼合后出現(xiàn)卷折現(xiàn)象,而其他規(guī)格的三角膠未出現(xiàn)或較少出現(xiàn)卷折現(xiàn)象,下面從三角膠尺寸、膠料特性、貼合方式和貼合溫度4個方面進行分析。

      1.1 三角膠尺寸

      為了研究三角膠高寬比對三角膠卷折的影響,對三角膠尺寸進行分析,高寬尺寸如圖2所示。L取三角膠整體高度,寬度分別取底座最寬點H、次寬點H1和距離三角膠外端點40%L處H2(此點根據(jù)三角膠的卷折部位選?。8饕?guī)格三角膠的高寬比數(shù)據(jù)如表1所示。

      圖2 三角膠高寬示意

      現(xiàn)場生產(chǎn)時,復(fù)合3和復(fù)合7三角膠出現(xiàn)卷折現(xiàn)象較多。從表1可以看出,L/H與L/H1沒有明顯規(guī)律性,而復(fù)合3和復(fù)合7三角膠的L/H2明顯大于其他復(fù)合三角膠。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)查,L/H2較大的復(fù)合1和復(fù)合4三角膠也有一定概率的卷折現(xiàn)象發(fā)生,而L/H2較小的復(fù)合6、復(fù)合8和復(fù)合9三角膠則完全沒有卷折現(xiàn)象發(fā)生。因此,認(rèn)為三角膠端部的尺寸更容易影響三角膠的卷折現(xiàn)象。

      表1 各規(guī)格三角膠的高寬比數(shù)據(jù)

      我們注意到,單3和單5三角膠的L/H2也較大,但在生產(chǎn)過程中并未出現(xiàn)卷折現(xiàn)象。

      1.2 膠料特性

      當(dāng)前各輪胎廠的三角膠主要有復(fù)合三角膠和單三角膠兩種,復(fù)合三角膠由下三角膠和上三角膠組成。一般情況下,下三角膠采用硬度較大的膠料,上三角膠采用硬度較小的膠料,以實現(xiàn)由鋼絲圈到胎側(cè)的剛性過渡。單三角膠膠料的硬度通常介于復(fù)合三角膠的上、下三角膠之間。單三角膠膠料為A,復(fù)合三角膠下三角膠膠料為B1,上三角膠膠料為B2。

      考慮膠料的變形性能,對3種膠料的應(yīng)力松弛時間進行測定,膠料A,B1和B2的應(yīng)力松弛時間分別為8,9和10 s。

      應(yīng)力松弛是指在恒定的溫度和形變條件下,高聚物內(nèi)部的應(yīng)力隨時間延長而逐漸衰減的現(xiàn)象。也就是說,膠料的應(yīng)力松弛時間越短,膠料內(nèi)部分子改變構(gòu)象的能力越強,膠料受力變形后可很快達到新的平衡狀態(tài),膠料不易發(fā)生變形或卷折[8]。相反,膠料應(yīng)力松弛時間越長,越不能快速達到新的平衡狀態(tài)而保持形狀,則可能產(chǎn)生變形或卷折現(xiàn)象。

      單三角膠膠料A的應(yīng)力松弛時間較短,是單三角膠貼合后不易發(fā)生卷折的原因。而復(fù)合三角膠,尤其是上三角膠膠料B2的應(yīng)力松弛時間最長,其發(fā)生卷折的可能性最大。另外,上下三角膠的應(yīng)力松弛時間不同,兩者之間的相互作用也易使三角膠發(fā)生卷折。

      1.3 貼合方式

      三角膠與鋼絲圈的貼合主要有立式和臥式兩種方式,立式又分為機械式和膠囊式,其設(shè)備如圖3—5所示。

      圖3 立式機械式貼合鼓

      臥式貼合方式對于設(shè)備和三角膠膠料性能的要求較高,否則易出現(xiàn)貼合不實[9-10]、拉伸不均勻和三角膠卷折等問題。臥式貼合易出現(xiàn)三角膠卷折現(xiàn)象是因為全鋼子午線輪胎尤其是載重輪胎的三角膠高度較大,有時可達160 mm以上,這就導(dǎo)致貼合時三角膠底部與端部行程差距過大,處于完全不同的拉伸狀態(tài),使三角膠整體受力不均勻。

      圖4 立式膠囊式貼合鼓

      圖5 臥式貼合盤

      立式機械式貼合方式貼合到位,貼合后三角膠較為直挺,缺點是周向拉伸不均勻。與立式機械式貼合方式相比,立式膠囊式貼合鼓貼合后拉伸比較均勻,但貼合不到位,易出現(xiàn)卷折現(xiàn)象。

      1.4 貼合溫度

      選取偶有卷折現(xiàn)象發(fā)生的三角膠復(fù)合1,采取臥式貼合方式進行不同溫度下的貼合試驗,1周統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2所示。

      從表2可以看出,貼合溫度越低,發(fā)生卷折的三角膠占比越小。這是因為貼合溫度越低,在自然冷卻至室溫的過程中其尺寸變化越小。降低貼合溫度時要考慮膠料的粘性,不能影響三角膠的接頭質(zhì)量和三角膠與鋼絲圈的貼合質(zhì)量。

      表2 不同貼合溫度下三角膠的卷折發(fā)生情況

      2 解決措施

      為了解決三角膠貼合卷折問題,建議在三角膠設(shè)計和生產(chǎn)過程中采取以下措施。

      (1)新設(shè)計三角膠尤其是復(fù)合三角膠尺寸時,建議三角膠的L/H2控制在12左右,最好不要超過14.5。

      (2)在滿足強度、硬度、粘度等性能的前提下,縮短三角膠膠料的應(yīng)力松弛時間。

      (3)對于已投產(chǎn)、易發(fā)生卷折現(xiàn)象的三角膠規(guī)格,建議使用立式機械式貼合鼓進行貼合件生產(chǎn)。

      (4)在保證貼合質(zhì)量的前提下,貼合溫度越低,越有利于減少三角膠卷折現(xiàn)象的發(fā)生。

      3 結(jié)語

      通過分析三角膠尺寸、膠料特性、貼合方式和貼合溫度對三角膠貼合卷折問題的影響,得到卷折發(fā)生的具體原因,從而在設(shè)計和生產(chǎn)過程中采取相應(yīng)措施規(guī)避,減少了生產(chǎn)資源的浪費,降低了輪胎殘次品率,取得了良好的經(jīng)濟效益。

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