洪志遠(yuǎn)，陸勝雷，王達(dá)尊，張先亮，黃晉

(杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司工程胎分廠（以下簡(jiǎn)稱“分廠”）全鋼子午線工程胎子口缺膠病疵發(fā)生率達(dá)到了3.2%，在分廠高發(fā)病疵排行中位居第一；目前分廠小礦卡產(chǎn)量占比60%~70%，其中部分小礦卡規(guī)格花紋發(fā)生率高達(dá)25%~35%,因此應(yīng)市場(chǎng)質(zhì)量需求與分廠內(nèi)部成本管控要求，擴(kuò)大品牌效應(yīng)與增加小礦卡盈利率迫在眉睫，降低子口缺膠病疵發(fā)生率成為了首要目標(biāo)。

子口部位是輪胎與輪輞的接觸部位，該部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)輪胎起著承重與傳遞動(dòng)力的作用，由內(nèi)向外分別是鋼絲圈、胎體簾布、鋼絲包布、耐磨膠等材料，多層材料帶給子口優(yōu)良的性能的同時(shí)也帶來了更多的外在因素，給子口帶來了更高的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

子口的形狀對(duì)于子口缺膠的發(fā)生率有著決定性的作用，而撐塊的排布與形狀對(duì)子口寬度、飽和度有著直接的反饋。根據(jù)不同規(guī)格及設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)匹配的撐塊能夠很好地改善子口的均勻性，也是目前主流改善子口的科研方向。

1 國(guó)內(nèi)全鋼子午工程胎發(fā)展概況

近幾年國(guó)內(nèi)全鋼子午工程胎發(fā)展迅速，全國(guó)各廠商相繼擴(kuò)產(chǎn)，相比國(guó)外起步早，具有成熟的科研與發(fā)展的進(jìn)程，國(guó)內(nèi)目前發(fā)展參差不齊，但是總體研究方向是利用扇形塊尺寸決定了成型過程的兩大關(guān)鍵參數(shù)——胎圈落點(diǎn)位置及子口飽和度。保證定型過程中扇形塊撐起并對(duì)胎圈進(jìn)行鎖緊。這樣在中心充氣壓力作用，膠囊鼓起，扇形塊撐起，鎖緊子口材料，防止子口分布材料的偏移從而降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2 無(wú)縫撐塊的原理

無(wú)縫撐塊能在胎胚成型過程中鋼絲圈被鎖緊時(shí)表面處于完整圓環(huán)形態(tài)，如（圖1）所示：無(wú)縫鼓撐塊分為兩部分即大、小扇形塊簡(jiǎn)稱一分塊和二分塊，兩分塊呈等角度穿插分布，由連桿連接，經(jīng)機(jī)械螺桿傳動(dòng)，限位器定位，二分塊首先經(jīng)滑塊回縮，一分塊1再回縮至原位且形成一個(gè)高低位置差，鎖緊時(shí)同理反向運(yùn)行，形成一個(gè)無(wú)縫隙的圓環(huán)[1]。

3 試驗(yàn)方案

3.1 主要設(shè)備

成型機(jī):本次試驗(yàn)使用成型機(jī)均為兩鼓一次成型法成型機(jī)。

成型鼓：目前國(guó)內(nèi)外成型鼓分為兩大類：有縫鼓與無(wú)縫鼓。顧名思義，這兩種成型鼓最大的差別就在于撐塊撐起時(shí)形成的鎖緊圓環(huán)是否存在縫隙。有縫鼓作為我國(guó)早期進(jìn)入輪胎行業(yè)引入結(jié)構(gòu)，是目前國(guó)內(nèi)主流結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉的優(yōu)勢(shì)，但隨著生產(chǎn)質(zhì)量的需求，技術(shù)的循序發(fā)展，因其結(jié)構(gòu)原因造成胎胚子口表面呈波浪狀，膠料分布不均等問題，使得有縫鼓需要被替換淘汰掉；而無(wú)縫鼓近年漸漸從全鋼子午胎發(fā)展深入載重胎領(lǐng)域，其生產(chǎn)胎胚子口飽滿，膠料分布均勻，但價(jià)格也相對(duì)高昂。

硫化機(jī)：硫化機(jī)采用板熱式硫化機(jī)活絡(luò)模高壓蒸汽硫化。硫化條件為151 ℃×210 min。

3.2 撐塊介紹

本次試驗(yàn)使用有縫鼓扇形塊曲線（如圖2）。

該撐塊為原兩鼓成型機(jī)配套撐塊，其撐塊間部存在三角狀突起，雖然能夠更好鎖緊繞圈，防止子口在定型過程中向外逃出，但是也是目前子口缺膠問題的主要原因。

本次試驗(yàn)使用無(wú)縫鼓原扇形塊曲線（如圖3），該撐塊為25＂成型鼓通用撐塊，為分廠采用無(wú)縫鼓替換有縫鼓時(shí)所設(shè)計(jì)，就撐塊來看，無(wú)縫撐塊加寬了撐塊底部直徑由19 mm增加至30 mm，同時(shí)撐塊開口直徑增加至56 mm，降低撐塊高度。

新型撐塊為張先亮[2]根據(jù)分廠子口缺膠病疵發(fā)生率較高的幾類花紋的子口飽滿度以及輪胎設(shè)計(jì)子口規(guī)格在原無(wú)縫鼓撐塊基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的新型撐塊，其相較原撐塊在上下部位的寬度和撐塊高度均有所增加，新型撐塊各項(xiàng)數(shù)據(jù)可見圖4。

3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)條件：溫度：24±4℃；濕度：≤55%；

氣壓 ：I3：0.66 MPa ；K1：0.66 MPa

（1）方案一

試驗(yàn)1：14.00R25-CB771A 設(shè)備編號(hào)：K1

成型鼓：無(wú)縫鼓老撐塊；

試驗(yàn)2：14.00R25-CB771A 設(shè)備編號(hào)：I3 （結(jié)構(gòu)同 K1）；

成型鼓：無(wú)縫鼓型新?lián)螇K；

試驗(yàn)3：14.00R25-CB771A 設(shè)備編號(hào)：K1

成型鼓：有縫鼓；

（2）方案二

試驗(yàn)4：14.00R25-CB793A 設(shè)備編號(hào)：K1

成型鼓：無(wú)縫鼓老撐塊；

試驗(yàn)5：14.00R25-CB793A 設(shè)備編號(hào)：I3

成型鼓：無(wú)縫鼓新型撐塊。

本試驗(yàn)過程，胎胚成型工藝參數(shù)嚴(yán)格按照施工表標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，各半制品部件質(zhì)量參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，胎胚下線經(jīng)人員檢驗(yàn)、修補(bǔ)后方可硫化，確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、切實(shí)。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

3.4.1 有無(wú)縫鼓試驗(yàn)結(jié)果

以試驗(yàn)1/3為例，2021年7月安排在兩鼓成型機(jī)K1上使用有縫鼓試產(chǎn)規(guī)格14.00R25-CB771A （以下簡(jiǎn)稱規(guī)格1）31條，生胎胚子口一圈均勻排布撐塊擠壓形成的凸起，如圖5所示。

硫化后規(guī)格1子口缺膠11條，發(fā)生率35.5%，缺膠呈月牙狀且多處分布，經(jīng)成品檢驗(yàn)X光及外觀未見其他病疵。

同月?lián)Q老無(wú)縫鼓試制規(guī)格1輪胎，生胎子口厚度55 mm，胎胚內(nèi)徑525 mm，子口較為飽滿，外觀無(wú)異常，如圖7所示。

本次試驗(yàn)試產(chǎn)41條，硫化后出現(xiàn)11條子口缺膠，發(fā)生率26.8%，相較有縫鼓能夠作出一定的改善，但并沒有達(dá)到預(yù)期效果，即便子口飽滿度已經(jīng)作出極大改善。因子口缺膠發(fā)生原因做綜復(fù)雜，僅能預(yù)測(cè)原因?yàn)樯プ涌谛螤钆c零模不匹配。其X光圖如圖8所示。

3.4.2 新舊撐塊試驗(yàn)結(jié)果

同期安排試驗(yàn)2/4/5，其中試驗(yàn)2/5安排在I3機(jī)臺(tái)，采用新型設(shè)計(jì)無(wú)縫撐塊，其中試驗(yàn)2試產(chǎn)8條規(guī)格1輪胎，抽檢胎胚子口厚度55 mm，胎胚內(nèi)徑525 mm，子口形狀如圖9，成品胎X光成像如圖10，試驗(yàn)5沿用新型撐塊試產(chǎn)14.00R25-CB793（以下簡(jiǎn)稱規(guī)格2）花紋輪胎10條，抽檢胎胚子口厚度與胎胚內(nèi)徑與規(guī)格1相同，不做贅述，其子口形狀如圖11，X光成像如圖12。試驗(yàn)4為日常生產(chǎn)，7月規(guī)格2輪胎共870條抽檢胎胚子口厚度55 mm，胎胚內(nèi)徑528 mm，子口形狀如圖13, X光成像如圖14，三次試驗(yàn)與試驗(yàn)1結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。

經(jīng)MES系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)2和試驗(yàn)5生產(chǎn)的規(guī)格1和規(guī)格2輪胎子口外觀X光檢驗(yàn)均無(wú)異常。

從表1的發(fā)生率可以很明顯的對(duì)比出，新老撐塊的結(jié)果差異，采用新型設(shè)計(jì)撐塊形成子口更為平整，飽滿，且根據(jù)其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使運(yùn)行過程中機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)作更為流暢，擁有更好的穩(wěn)定性，減少了偶發(fā)病疵的發(fā)生率，同時(shí)不同花紋塊的情況下，對(duì)于子口缺膠病疵也能作出一定的改善，證明了其自身具有較好的的兼容性。

表1 子口缺膠發(fā)生率統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

全鋼子午工程胎小礦卡子口采用無(wú)縫鼓撐塊后，成功解決了部分小礦卡子口缺膠問題，子口缺膠發(fā)生率大幅度下降，分廠子口缺膠最終發(fā)生率維持在2.5%左右。張先亮等設(shè)計(jì)的25＂新型無(wú)縫鼓在全鋼子午工程胎小礦卡子口的飽滿度、均勻性和一致性改善上相較有縫鼓具有較好的改善作用，能夠有效防止子口缺膠病疵大規(guī)模產(chǎn)生。這表明了無(wú)縫鼓在對(duì)子口部位的受力處理上更具優(yōu)勢(shì)，針對(duì)單個(gè)規(guī)格，進(jìn)行撐塊設(shè)計(jì)的方向是正確的，通過進(jìn)一步優(yōu)化撐塊規(guī)格，能夠使胎胚子口性能在無(wú)縫鼓基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，但介于經(jīng)濟(jì)性因素考慮，開發(fā)單規(guī)格多花紋適用撐塊更具可行性。