輪胎硫化設(shè)備及工藝研究進(jìn)展

文/尚榮武，山東萬達(dá)寶通輪胎有限公司

隨著汽車工業(yè)的的快速發(fā)展，對(duì)輪胎的性能要求更嚴(yán)格。硫化作為輪胎正產(chǎn)的最后一道工藝，其蒸汽能源消耗量及大，硫化設(shè)備直接影響整個(gè)輪胎的質(zhì)量、外觀以及生產(chǎn)效率。輪胎企業(yè)每年投資到輪胎硫化設(shè)備的資金占總成本的?，因硫化設(shè)備種類繁多，占地面廣，數(shù)量大。所以，改進(jìn)輪胎硫化設(shè)備及工藝是輪胎產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵。目前，大部分企業(yè)已采用膠囊硫化，也有極少部分企業(yè)提出淘汰膠囊硫化，用液壓式硫化機(jī)取而代之。

1 輪胎硫化設(shè)備

最早的硫化機(jī)是19世紀(jì)國外發(fā)明的立式水壓輪胎硫化罐。直到20世紀(jì)30年代，最早的個(gè)體硫化機(jī)在國外問世，于50年代引入我國。我國在援緬工程中設(shè)計(jì)的個(gè)體硫化機(jī)為45英寸，相比立式水壓硫化罐并無顯著的進(jìn)步，而且不能在硫化過程中直接進(jìn)行定型、裝卸胎、開模等。20世紀(jì)50年代，德國、美國研發(fā)的輪胎定型硫化機(jī)是輪胎硫化工藝和設(shè)備的大改革，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)合一和自動(dòng)化生產(chǎn)，解決了立式水壓輪胎硫化罐和個(gè)體硫化機(jī)的缺點(diǎn)。20世紀(jì)80年代初，德國、美國又推出液壓定型硫化機(jī)，在機(jī)架結(jié)構(gòu)上更加緊湊，對(duì)中性高，而且操作更加便捷，硫化出的輪胎效率高、質(zhì)量高、使用時(shí)間長。現(xiàn)階段，液壓式硫化機(jī)已遍及發(fā)達(dá)國家，比如美國Mc Neil公司生產(chǎn)的B型硫化機(jī)、德國克虜伯和Herbert的液壓傳動(dòng)型硫化機(jī)。

1992年，湛江機(jī)械廠將三菱重工的PC-X43R300-R1B型液壓輪胎定型硫化機(jī)引進(jìn)后，國內(nèi)部分企業(yè)均開始研發(fā)使用液壓硫化機(jī)。目前，液壓硫化機(jī)已成為輪胎硫化設(shè)備的主流產(chǎn)品。液壓硫化機(jī)配件大部分來源于國外，造價(jià)高，因此在國內(nèi)輪胎企業(yè)中無法實(shí)現(xiàn)完全普及。21世紀(jì)，青島科技大學(xué)呂柏源教授經(jīng)過30年的構(gòu)思，提出了電動(dòng)螺旋輪胎定型硫化機(jī)，其結(jié)構(gòu)為框架式，框架頂部設(shè)有電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，可節(jié)約鋼材成本，縮小占地面積，生產(chǎn)效率不高。

2 輪胎硫化工藝

硫化工藝決定輪胎質(zhì)量。最早的硫化工藝是等溫等壓硫化，但硫化耗時(shí)長、能耗高、易造成過硫化。現(xiàn)被國內(nèi)外通用的是等壓變溫硫化，它不僅能減少硫化時(shí)間，還能提升其均勻性。硫化工藝從最開始的過熱水硫化到現(xiàn)在的蒸汽、氮?dú)饬蚧?jīng)歷了幾次變革。過熱水硫化主要在穩(wěn)定的壓力、溫度下流動(dòng)，消能量大、硫化時(shí)間長；蒸汽、過熱水硫化是先高溫蒸汽，讓膠囊升溫，再穩(wěn)定壓力的過熱水，硫化時(shí)間長，但輪胎硫化質(zhì)量高；蒸汽硫化壓力低，輪胎質(zhì)量不高；蒸汽、氮?dú)饬蚧跏茧A段相同于蒸汽硫化，先通入高溫高壓飽和蒸汽，再通入氮?dú)猓ㄐ枰獕毫Ω螅３种钡搅蚧瓿桑摴に嚹苡行p少硫化時(shí)間，提高硫化壓力，降低能耗，而且輪胎質(zhì)量也有所保證。

硫化加熱工具最開始是使用的水胎，后來發(fā)展為膠囊，膠囊自動(dòng)化強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、傳熱快、硫化時(shí)間短，制作的輪胎使用壽命長，但膠囊屬于柔性體，其壓力低，對(duì)輪胎質(zhì)量有所影響。所以，采用新模具代替膠囊已成為現(xiàn)階段輪胎企業(yè)的重點(diǎn)，因?yàn)椴坏芄?jié)約膠料，還能能簡(jiǎn)化工序。目前，國內(nèi)外輪胎企業(yè)提出用高剛性的內(nèi)模具來替代膠囊，高剛性內(nèi)模具硫化壓力強(qiáng)，適用于子午線輪胎硫化。

3 輪胎硫化設(shè)備及工藝的研究進(jìn)展

近年來，輪胎企業(yè)對(duì)輪胎制造工藝研究?jī)A向于自動(dòng)化。比如M MP技術(shù)、IMPACT技術(shù)、ACTAS技術(shù)、以及米其林C3M技術(shù)。前3種采用氮?dú)饬蚧绞剑员３帜z囊傳熱，米其林C3M技術(shù)采用電加熱方式硫化，操作簡(jiǎn)單，而且能達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的效果。

3.1 輪胎直壓硫化技術(shù)

2013年北京化工大學(xué)與三角集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)了高性能低斷面輪胎直壓硫化機(jī)，利用自制的高剛性內(nèi)模具替代了硫化膠囊，內(nèi)模具能大幅徑向漲縮，方便裝卸胎。此外，內(nèi)模具應(yīng)用電磁感應(yīng)加熱，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保，試驗(yàn)結(jié)果顯示，硫化壓力能提高?，而且更加節(jié)能。輪胎直壓硫化技術(shù)的2代產(chǎn)品應(yīng)用導(dǎo)軌式內(nèi)模具，不同于1代的是內(nèi)外模用電磁感應(yīng)加熱，能有效控制硫化壓力和硫化溫度，精度高、結(jié)構(gòu)更牢固。

3.2 ABCD技術(shù)

2011年ABCD技術(shù)（即隨行成型鼓技術(shù)）被提出，該技術(shù)采用隨行成型鼓，淘汰了中心膠囊，采用電磁感應(yīng)加熱，技術(shù)更加先進(jìn)，而且能確保輪胎的輪廓尺寸。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段，國內(nèi)輪胎企業(yè)向液壓時(shí)代發(fā)展，液壓硫化機(jī)的研制和技術(shù)早已達(dá)到國外對(duì)輪胎硫化的要求。目前，國內(nèi)外對(duì)硫化工藝的創(chuàng)新研究主要以節(jié)能、高性能為目標(biāo)，雖然蒸汽、氮?dú)饬蚧粡V泛應(yīng)用，但有部分企業(yè)也在采用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，同時(shí)將以高剛性金屬替代膠囊。國內(nèi)輪胎硫化設(shè)備及工藝要發(fā)展，必須自主創(chuàng)新，讓輪胎制向智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，才能打破國外的技術(shù)枷鎖，拉近與國外技術(shù)的距離。