馬良清

（北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計院有限公司 國家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100143）

輪胎是汽車的重要組成部件之一，其主要作用是支撐汽車質(zhì)量，承擔(dān)汽車載荷，傳遞牽引和制動扭矩，保證車輪與路面的附著力，吸收汽車行駛時的振動和沖擊力，防止汽車零部件受到劇烈振動和早期損壞，適應(yīng)汽車高速性能并降低行駛時的噪聲，保證汽車正常行駛[1-4]。

對汽車產(chǎn)品而言，質(zhì)量評定需要結(jié)合多方評價維度，其中輪胎無疑成為不可或缺的重要組成部分之一。作為配件供應(yīng)合作方，輪胎企業(yè)提供的產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，會影響到汽車產(chǎn)品的整體性能和行駛安全。

伴隨汽車與輪胎的巨大消費，由汽車產(chǎn)品缺陷造成的安全事故也頻繁發(fā)生。美國國家公路交通安全管理局估計，每年約4.2萬高速公路死亡人數(shù)中400～500例死亡可歸因于某種形式的輪胎失效。近年來，因輪胎產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的質(zhì)量爭議有所增加，輪胎的安全與召回越來越引起消費者的重視[5-10]。近年來國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局缺陷產(chǎn)品管理中心在缺陷汽車產(chǎn)品召回中也愈加重視輪胎召回工作，其中不乏一些國內(nèi)外知名品牌輪胎，由于出現(xiàn)鼓包和使用時間不長即出現(xiàn)龜裂等突出問題屢被召回，也造成了較大的社會影響。

據(jù)國內(nèi)缺陷汽車產(chǎn)品信息收集平臺車質(zhì)網(wǎng)統(tǒng)計，2019年該平臺共收到輪胎問題實名客戶投訴2 605宗，共涉及34個輪胎品牌，約占2019年度總投訴量的3%，達(dá)到近3年最高。其中輪胎開裂、鼓包以及爆胎等問題已成為近年來消費者輪胎質(zhì)量投訴的重點[11-19]。

本文以轎車輪胎和全鋼載重子午線輪胎為例，介紹近年汽車輪胎出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題，分析質(zhì)量共性問題的特征和出現(xiàn)原因，并提出生產(chǎn)過程中需改進(jìn)和注意事項的建議，為我國輪胎企業(yè)提高輪胎制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量提供參考，以提高汽車行駛的安全性，提高輪胎生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會影響力。

1 近年輪胎召回情況

近年來，國家汽車缺陷產(chǎn)品召回中心將輪胎召回作為重點工作。2017年11月某大型輪胎企業(yè)召回2016年5月—2017年5月期間制造的部分轎車輪胎，原因是胎體反包后打褶，胎圈上部周向裂口，2個規(guī)格輪胎共計23萬條，經(jīng)濟(jì)損失近2億元；2018年某大型輪胎生產(chǎn)企業(yè)部分規(guī)格轎車輪胎因出現(xiàn)鼓包問題被召回，經(jīng)濟(jì)損失1億多元，原因是雖然胎體簾線強(qiáng)度滿足理論要求，但實際使用適應(yīng)性有問題；2019年召回中心對某大型輪胎生產(chǎn)企業(yè)轎車輪胎早期出現(xiàn)的龜裂問題展開調(diào)查和檢測分析研究。關(guān)注輪胎質(zhì)量、避免出現(xiàn)共性質(zhì)量問題對我國輪胎工業(yè)具有極其重要的意義。

2 市場反饋輪胎質(zhì)量問題

對市場反饋的346條故障輪胎進(jìn)行質(zhì)量問題分布統(tǒng)計，常見質(zhì)量問題分布（條）如下：老化148，鼓包 63，脫層 54，裂口 46，起皮掉塊15，含有雜質(zhì) 14，缺膠 4，起氣泡 2。由以上分析數(shù)據(jù)可以看出，常見質(zhì)量問題突出表現(xiàn)在老化、龜裂及部件間的脫層等方面。

3 故障輪胎質(zhì)量問題

3.1 帶束層脫層

輪胎帶束層脫層如圖1所示。帶束層脫層問題的產(chǎn)生原因如下。

圖1 帶束層脫層

（1）鋼絲簾布壓延時膠料門尼粘度波動大，影響膠料與鋼絲簾線之間的粘合。

（2）壓延與存放時間過長。

（3）配方中各種助劑或其他材料質(zhì)量波動大。

3.2 龜裂

3.2.1 胎面龜裂

胎面膠及花紋溝底部龜裂而胎側(cè)不龜裂情況如圖2所示。

圖2 胎面膠及花紋溝底部龜裂

胎面龜裂的解決措施如下。

（1）調(diào)整胎面膠配方，尤其是防老化體系，提高老化前后膠料的物理性能。

（2）調(diào)整花紋溝基部膠的厚度（尤其是不對稱花紋）。

（3）控制最佳硫化溫度。

3.2.2 胎側(cè)龜裂

胎側(cè)龜裂主要表現(xiàn)在胎側(cè)膠與胎圈耐磨膠搭接區(qū)域而不是搭接端點，如圖3所示。

圖3 胎側(cè)龜裂

胎側(cè)龜裂的解決措施如下。

（1）盡可能減小胎側(cè)膠與胎圈耐磨膠的硬度等物理性能的差異。

（2）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時盡量使胎側(cè)屈撓區(qū)域向胎側(cè)方向偏移。

3.2.3 胎面和胎側(cè)均龜裂

輪胎胎面和胎側(cè)均龜裂的情況如圖4所示。

圖4 胎面和胎側(cè)均龜裂

胎面和胎側(cè)均龜裂的解決措施為調(diào)整整體配方的防老化體系和提高膠料的耐屈撓性能。

3.3 胎圈上方周向裂口

3.3.1 胎體反包簾布打褶

胎體反包簾布打褶如圖5所示。

圖5 胎體反包簾布打褶

胎體反包簾布打褶的產(chǎn)生原因如下：胎側(cè)膠與胎圈耐磨膠復(fù)合擠出時型膠尺寸不夠，硫化過程中三角膠及胎側(cè)膠與胎圈耐磨膠的復(fù)合膠流動，拉動反包簾布出現(xiàn)褶皺，使用時打褶部位先拉開，進(jìn)而出現(xiàn)脫層鼓包或反包簾布周向斷裂現(xiàn)象。

3.3.2 胎體與三角膠脫層

胎體與三角膠脫層表現(xiàn)為胎圈上部的下胎側(cè)部位相同半徑位置有多段連續(xù)周向裂口，裂口對應(yīng)部位是三角膠上部端點，胎體反包層簾線斷裂，如圖6所示。

圖6 胎體與三角膠脫層

胎體與三角膠脫層產(chǎn)生的原因及解決措施如下。

（1）三角膠幾何尺寸不合理。三角膠尺寸偏大、位置偏高，需對其尺寸和位置進(jìn)行調(diào)整，同時調(diào)整胎側(cè)膠、胎圈耐磨膠和填充膠的尺寸。

（2）三角膠硬度過大，需減小三角膠硬度。

3.3.3 胎體反包端點處脫層

胎體反包端點處脫層表現(xiàn)為胎圈部位有周向凸起，如圖7所示。

圖7 胎體反包端點處脫層

該問題產(chǎn)生的原因一是胎體簾線選擇不當(dāng)，二是反包高度不合理。因此在設(shè)計過程中應(yīng)選擇更適宜的胎體簾線，同時使反包端點避開胎體屈撓最大的位置。

3.4 胎圈上方脫層

該缺陷是由于三角膠接頭不實，導(dǎo)致胎圈上方脫層，出現(xiàn)鼓包和爆破現(xiàn)象，如圖8所示。

圖8 胎圈上方脫層

胎圈上方脫層的產(chǎn)生原因如下。

（1）鋼絲圈與三角膠貼合時接頭有空隙，產(chǎn)生缺陷，成型硫化后該處界面產(chǎn)生窩氣，影響膠料粘合。

（2）三角膠接頭過大或過小，局部出現(xiàn)薄厚不均，從而導(dǎo)致窩氣，影響部件貼合。

存在這兩種缺陷的輪胎使用早期會出現(xiàn)脫層，溫度升高，胎體簾布屈撓斷裂，發(fā)生爆破。

3.5 胎里凹陷

某全鋼載重輪胎硫化后胎里經(jīng)X光檢查后發(fā)現(xiàn)異常凹陷（見圖9），對發(fā)現(xiàn)異常處進(jìn)行實物解剖，如圖10所示。

圖9 輪胎X光檢測結(jié)果

圖10 胎里凹陷輪胎解剖實物

實物解剖后發(fā)現(xiàn)鋼絲簾線光滑且與膠料分離，胎肩墊膠及胎側(cè)膠一側(cè)對應(yīng)位置光滑，與鋼絲簾線沒有撕裂痕跡[20-21]。

由上述現(xiàn)象可以分析得出以下結(jié)論。

（1）胎里凹陷的產(chǎn)生不是胎體簾布壓延、裁斷和接頭的問題，也不是成型時接頭的問題。壓延時通常不會產(chǎn)生窩氣，鋼絲簾線滲膠性能較差在X光檢測時不會看到氣泡；如果是接頭不牢，相鄰的胎體簾線應(yīng)是整體（從一邊胎側(cè)到另一邊胎側(cè)）存在疏線狀況。

（2）該缺陷也不是胎肩墊膠接頭開膠的問題。如果定型膨脹后，胎肩墊膠接頭自粘性不良而產(chǎn)生開裂，解剖后胎肩墊膠接頭處應(yīng)有氣泡，且對應(yīng)接頭位置簾布壓延膠料和氣密層硫化后應(yīng)有向該位置遷移的趨勢和現(xiàn)象。

因此分析胎里凹陷的產(chǎn)生原因如下：胎肩墊膠與胎體貼合成型時，胎肩墊膠定長過大，兩者窩氣沒有壓實會產(chǎn)生氣泡，而胎肩墊膠邊緣已經(jīng)與胎體粘合，該氣泡在后續(xù)工序中無法排除；輪胎硫化時，窩氣處由于氣泡壓縮后壓力較大，氣泡周圍的膠料出現(xiàn)光滑輕微水波紋狀，氣體與鋼絲簾線接觸，在該位置鋼絲簾線與膠料脫層的同時，鋼絲簾線起到導(dǎo)管作用，使氣體順著鋼絲簾線向壓力較小的方向流動，而不是在胎肩墊膠與簾布壓延膠界面中擴(kuò)展，進(jìn)而出現(xiàn)胎肩與下胎側(cè)膠線分離脫層的現(xiàn)象。鋼絲簾線與膠料分離脫層的數(shù)量取決于產(chǎn)生窩氣部位的數(shù)量和窩氣量。

可以通過以下兩個方案解決胎里凹陷問題。

（1）胎體壓延膠厚度增大0.3～0.5 mm。

（2）成型時胎肩墊膠定長要準(zhǔn)確，過長或過短都會使胎肩墊膠出現(xiàn)缺陷，并且胎肩墊膠與胎體簾布要壓實，不能產(chǎn)生窩氣。成型時胎肩墊膠沒有壓實的情況下，胎肩墊膠越寬且薄，越容易產(chǎn)生窩氣。適當(dāng)調(diào)整胎肩墊膠的幾何尺寸，控制胎肩墊膠半成品的門尼粘度等物理性能指標(biāo)，可防止成型時胎體膨脹導(dǎo)致胎體與胎肩墊膠之間窩氣。此外，成型過程中，在胎體鼓上胎肩墊膠時應(yīng)減小旋轉(zhuǎn)速度。

3.6 胎側(cè)爆破

胎側(cè)爆破表現(xiàn)為輪胎側(cè)部呈U形口爆破，鋼絲簾線裸露且完好無損，也無外傷痕跡，如圖11所示。

圖11 胎側(cè)爆破

胎側(cè)爆破的產(chǎn)生原因如下：胎肩墊膠尺寸偏小，胎側(cè)膠或胎冠翼膠偏小，硫化時內(nèi)襯層膠在硫化膠囊的推動下向外移動使氣密層膠料與胎體簾線接觸，導(dǎo)致鋼絲簾線與膠料粘合性能較差[22]；成型鼓平寬過大或過小，過大會導(dǎo)致胎體簾線在肩部產(chǎn)生彎曲，過小會導(dǎo)致胎體簾線在肩部對應(yīng)的胎里隱約露線。

4 結(jié)語

目前，我國正從輪胎生產(chǎn)大國向生產(chǎn)強(qiáng)國邁進(jìn)，同時也面臨著新冠肺炎疫情和不同國家及區(qū)域間的貿(mào)易摩擦影響、國際技術(shù)和貿(mào)易壁壘的日益嚴(yán)苛、輪胎標(biāo)簽法規(guī)的相繼實施、市場需求格局的變化、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重、中低端產(chǎn)能過剩、技術(shù)創(chuàng)新和品牌建設(shè)不足等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

我國應(yīng)盡快完善汽車輪胎召回法律制度，加強(qiáng)對汽車輪胎召回的宣傳教育，完善汽車輪胎行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，同時輪胎行業(yè)也要樹立強(qiáng)烈的質(zhì)量責(zé)任意識，創(chuàng)新發(fā)展，重視生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，用科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配方設(shè)計技術(shù)，嚴(yán)格的工藝管理，更加智能的輪胎制造，環(huán)保的高性能原材料和前沿的分析測試技術(shù)，全面提升輪胎制造水平，加快高質(zhì)量發(fā)展步伐。