佟 偉，杜愛華

（青島科技大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266229）

航空輪胎生產(chǎn)制造過(guò)程中硫化工序消耗的能量最大。在不改變現(xiàn)有設(shè)備與熱源介質(zhì)溫度的情況下，合理調(diào)整硫化工藝是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便易行的方法[1-4]。目前，航空輪胎硫化仍采用傳統(tǒng)等壓等溫硫化工藝[5-8]，硫化過(guò)程中消耗大量能量。

本工作主要介紹在現(xiàn)有航空輪胎硫化管路系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)增設(shè)蒸汽預(yù)熱管路系統(tǒng)、取消模型外壓冷卻系統(tǒng)等措施，對(duì)硫化管路系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，采用新型等壓變溫硫化工藝硫化航空輪胎。

1 硫化管路系統(tǒng)改造

新型等壓變溫硫化工藝需要在硫化輪胎的膠囊內(nèi)首先通入比常規(guī)硫化溫度高的蒸汽，保壓一段時(shí)間，再向硫化膠囊通入過(guò)熱水。保持一定的溫度和壓力短時(shí)間循環(huán)后，保持過(guò)熱水內(nèi)壓并停止過(guò)熱水循環(huán)[1]。為滿足新型等壓變溫硫化工藝的要求，對(duì)現(xiàn)有硫化管路系統(tǒng)（見圖1）分兩部分進(jìn)行升級(jí)改造，改造后硫化管路系統(tǒng)見圖2。

1.1 外壓管路系統(tǒng)

由于采用新型等壓變溫硫化工藝硫化輪胎，輪胎在保壓硫化過(guò)程中沒有熱量補(bǔ)充，已經(jīng)屬于溫度下降過(guò)程，期間模型自然冷卻已經(jīng)能夠達(dá)到航空輪胎硫化工藝要求，無(wú)需對(duì)模型外部繼續(xù)進(jìn)行噴淋冷卻。

在外壓供給管路系統(tǒng)中取消“外壓冷水進(jìn)”管路（見圖1中管路5）；在外壓排出管路系統(tǒng)中取消“外壓冷水排”管路（見圖1中管路3）。

圖1 改造前硫化管路系統(tǒng)

1.2 內(nèi)壓管路系統(tǒng)

在現(xiàn)有熱源基礎(chǔ)上增加蒸汽介質(zhì)。內(nèi)壓管路增加蒸汽預(yù)熱管路系統(tǒng)，需在硫化管路系統(tǒng)上配備蒸汽循環(huán)裝置和排除硫化膠囊冷凝水裝置。

在內(nèi)壓供給管路系統(tǒng)中增加“蒸汽進(jìn)”管路，管路上設(shè)置過(guò)濾器、止回閥、兩通氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥（見圖2中管路5）。目的是將一定溫度和壓力的蒸汽通入硫化膠囊內(nèi)部，為輪胎硫化初始升溫階段提供能量。

圖2 改造后硫化管路系統(tǒng)

在內(nèi)壓排出管路系統(tǒng)中增加“排凝”管路，管路上設(shè)置止回閥、單向節(jié)流調(diào)節(jié)閥、兩通氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥（圖2中管路15）。輪胎在上述升溫階段，蒸汽發(fā)生冷凝，冷凝水聚集到模型下半側(cè)，而上半側(cè)依然與蒸汽接觸，導(dǎo)致模型上下半側(cè)溫度偏差大。利用“排凝”管路，將冷凝水從硫化膠囊內(nèi)部的汽/水混合物中分離出去，保證輪胎硫化時(shí)受熱均勻。

增加“一次過(guò)熱水自循環(huán)”支路，把硫化一次過(guò)熱水供給管路中的兩通氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥改為三通氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，并與硫化“循環(huán)過(guò)熱水回”管路進(jìn)行旁通串接，管路上設(shè)置球閥（見圖2中連接支路6和12）。其目的是保證在每個(gè)硫化周期一次過(guò)熱水進(jìn)入硫化膠囊前，利用“一次過(guò)熱水自循環(huán)”支路一次過(guò)熱水循環(huán)一定時(shí)間后再進(jìn)入硫化膠囊，保證一次過(guò)熱水的溫度，減小一次過(guò)熱水與硫化膠囊內(nèi)蒸汽的溫差，減小過(guò)熱水對(duì)管路和硫化膠囊的撞擊，防止在蒸汽/過(guò)熱水切換過(guò)程中硫化膠囊內(nèi)部因溫差較大產(chǎn)生壓力波動(dòng)而引起輪胎質(zhì)量缺陷的發(fā)生。

2 試車調(diào)試

2.1 空負(fù)荷試車

改造后的硫化管路系統(tǒng)經(jīng)程序調(diào)試、空負(fù)荷試車，各管路工作正常，溫度和壓力穩(wěn)定，能夠滿足航空輪胎硫化工藝的要求。

2.2 硫化測(cè)溫

為進(jìn)一步檢驗(yàn)改造后硫化管路系統(tǒng)，按照新型等壓變溫硫化工藝硫化航空輪胎，以27×7.75－15航空輪胎硫化測(cè)溫結(jié)果為例進(jìn)行對(duì)比，硫化測(cè)溫裝置見圖3。

圖3 27×7.75－15航空輪胎的硫化測(cè)溫裝置示意

采用新型等壓變溫硫化工藝硫化27×7.75－15航空輪胎，輪胎各部件的過(guò)硫化程度明顯降低，硫化周期縮短約10 min，且硫化后的航空輪胎外觀質(zhì)量良好，無(wú)質(zhì)量缺陷。表1示出了27×7.75－15航空輪胎內(nèi)襯層部位硫化程度對(duì)比。

從表1可看出：采用傳統(tǒng)等壓等溫硫化工藝，內(nèi)襯層部位的過(guò)硫化程度普遍偏高，硫化程度平均值達(dá)到912%；采用新型等壓變溫硫化工藝，內(nèi)襯層部位的過(guò)硫化程度顯著降低，均值為368%。這表明硫化管路改造后，采用新型等壓變溫硫化工藝硫化航空輪胎，內(nèi)襯層部位過(guò)硫化程度明顯降低，各部件受熱更加均勻。

3 新型等壓變溫硫化工藝優(yōu)點(diǎn)

采用新型等壓變溫硫化工藝硫化航空輪胎具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）節(jié)約能源。用蒸汽代替部分過(guò)熱水，可以大幅減小輪胎循環(huán)過(guò)熱水量，從而大幅縮短硫化過(guò)程中過(guò)熱水的循環(huán)時(shí)間，節(jié)約能源。以27×7.75－15航空輪胎硫化為例，硫化管路系統(tǒng)改造后，采用新型等壓變溫硫化工藝，每條輪胎循環(huán)過(guò)熱水量減小約8 m3。

（2）減少模具損耗。取消噴淋冷卻模具步序，可以減少模具外壁腐蝕，延長(zhǎng)模具使用壽命，可節(jié)省模具重復(fù)加工費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

（3）輪胎保壓過(guò)程中沒有能量補(bǔ)充，減少了輪胎局部過(guò)硫化現(xiàn)象，輪胎質(zhì)量明顯提高。

（4）有效減小輪胎內(nèi)襯層部件過(guò)硫化程度，提高了航空輪胎可翻新性。

4 結(jié)論

航空輪胎硫化管路系統(tǒng)升級(jí)改造后，采用新型等壓變溫硫化工藝，既能保證成品輪胎的產(chǎn)品質(zhì)量和性能，又能節(jié)約能源，降低動(dòng)力消耗成本，提高了生產(chǎn)效率。