工程機械輪胎罐式膠囊硫化模具過梁處內壓水泄漏的原因分析及解決措施

陳文喜，蔣化學

（四川海大橡膠集團有限公司，四川 簡陽 641402）

罐式膠囊硫化工藝在工程機械輪胎硫化中具有不可比擬的優勢，目前仍廣泛使用。但罐式膠囊硫化模具的過梁處內壓水極易泄漏，造成輪胎胎側缺膠和花紋圓角等外觀質量缺陷，甚至導致輪胎報廢。本工作對罐式膠囊硫化模具過梁處內壓水泄漏（簡稱內漏）的原因進行分析，并提出相應的解決措施。

1 模具結構

工程機械輪胎罐式膠囊硫化模具主要由上模、內壓管、過梁、上壓盤、上夾盤、密封圈和鋼碗組成（如圖1所示）。其中，內壓管及過梁等固定在上模，上壓盤與上夾盤固定裝配，密封圈及鋼碗組成密封裝置，A為內壓水管與過梁接合面，B為上壓盤上平面，C為過梁下表面，D為上夾盤上平面。

硫化時，內壓水通過A面進入過梁，再通過密封裝置進入上夾盤內，過梁內設通過內壓水的過孔，過梁在A面與內壓管焊接連接，密封裝置裝配在過梁及上夾盤間，過梁處形成如圖1所示的焊接面A及C和D端面的密封點（C和D端面是密封圈的上、下面，同時起作用，均與過梁結構關聯）。

圖1 工程機械輪胎罐式膠囊硫化模具結構示意

2 模具過梁處內漏的原因分析

罐式膠囊硫化模具合模到位后，膠囊內腔與管路連通，處于無壓狀態，充入一次內壓水時由于工程機械輪胎體積大，供水時間較長，導致胎坯與模具間產生間隙，如果模具表面有水，積水通過排氣孔串至胎坯表面，影響硫化的質量。而罐式膠囊硫化工藝特殊，模具過梁處于薄弱部位，極易損壞，產生內漏，導致模具表面積水。

模具過梁處內漏的具體原因分析如下。

（1）過梁與模具連接不牢

過梁與模具材質不同，焊接面A易產生焊接裂紋，導致過梁與模具的連接強度降低，過梁連接處連接不牢，從而致使內壓管與過梁連接處易破裂而產生內漏。

（2）過梁受力不合理

模具內的軸向配合零件較多，這些零件的累計裝配誤差導致過梁受力過大，即在輪胎硫化過程中，在內壓的作用下，零件的累計裝配誤差使上夾盤上平面位置發生改變，造成上夾盤浮動，減小密封裝置的軸向空間，而軸向空間是密封裝置結構設計的基礎，軸向空間減小使徑向壓力變大，使過梁受力加大，損壞過梁與模具連接，從而破壞內壓管與過梁的連接，進而產生內漏。

上壓盤與過梁產生干涉導致過梁受力過大，即過梁設計過厚，使上壓盤與過梁產生干涉，上壓盤上平面與過梁下平面產生接觸，變為過盈配合，加大了過梁受力。

密封裝置的空間設計過小使過梁受力過大，即過梁為密封圈提供徑向壓力，鋼碗為密封圈提供周向壓力，密封裝置的密封圈厚度以及鋼碗高度設計過大，密封裝置的空間過小，造成過梁受力加大。

（3）密封結構不合理

密封圈與鋼碗組合結構設計不合理，導致模具密封裝置C和D端面易產生泄漏。

（4） 過梁結構不合理

過梁過孔不居中而導致過孔壁厚度過小、過梁整體厚度過小等不合理的結構設計，導致過梁管線易損壞。

3 模具過梁處內漏的解決措施

（1）優化過梁與模具連接

根據過梁和模具的材質以及焊接條件，合理選取焊接工藝，保證過梁與模具的焊接面質量，即連接強度達到設計值。同時，可以增大過梁加強筋，即增大過梁與模具的受力連接面積；適當加大過梁長度，增大焊接面，同時在過梁與模具間加設螺栓，增補螺栓連接，即加強過梁與模具的連接（如圖2所示）。

圖2 過梁與模具加強連接示意

（2）合理設計過梁受力

嚴格控制模具內上夾盤等夾具零件的加工精度，保證夾盤組件的裝配誤差在設計范圍內，使過梁與上夾盤間軸向空間取值誤差較小，這也是密封裝置標準化使用的基礎。

合理設計上壓盤與過梁的配合。控制上壓盤高度及過梁厚度，保證上壓盤上平面與過梁下平面間的合理空間，避免上壓盤與過梁產生干涉，保證過梁不受其它零件傳遞的額外力，從而保證焊接面連接不受額外力作用。

合理設計密封壓力。根據密封裝置的軸向空間及裝配誤差，合理設計密封圈厚度及鋼碗高度，使過梁不產生額外變形，使其受力受控。

（3）優化密封結構

優化設計密封圈及鋼碗的內徑和外徑，保證密封裝置良好密封。

（4）優化過梁結構

過梁過孔應對稱設計，保證過梁上、下面的過孔壁厚，使過梁穿孔不致早期損壞，延長過梁使用壽命。

過梁壁厚設計合理。過梁提供密封裝置的鎖緊壓力，由于模具內孔大，約有400 mm長的過梁懸空，因此過梁強度及剛度要求較高，保證過梁壁厚。如果過梁與上夾盤間的空間不足，可適當改變過梁C面上內壓管與過梁的接頭位置，即密封圈的C密封面位置，在過梁對應于鋼碗處適當開槽，充分滿足過梁橫向孔的上、下面壁厚。

4 結語

通過采取上述措施，工程機械輪胎罐式膠囊硫化模具過梁處內漏問題得到解決，大大減少了成品輪胎胎側缺膠和花紋圓角等缺陷，輪胎硫化質量提高。