復合擠出生產線胎面部件質量波動原因對比分析

吳 越，王廣成，張斌武

[雙錢集團（新疆）昆侖輪胎有限公司，新疆 烏魯木齊 831400]

在輪胎生產過程中，混煉膠料在螺桿擠出機中經塑化通過口型定尺寸擠出，經過聯動線拉伸、冷卻、裁斷，生產出滿足質量要求的胎面部件[1-4]。胎面是輪胎的重要組成部件之一，而胎面部件的質量控制一直是半成品工序的控制重點，直接決定半成品工序回用率的高低。造成胎面部件質量波動的因素很多，其中擠出溫度的變化會造成胎面半成品尺寸不穩定[5]，口型開型比和操作方法也會在一定程度上造成部件質量波動。

我公司目前兩條胎面生產線都使用熱喂料擠出機進行生產，擠出設備生產廠家和型號均相同（以下簡稱為1#和2#生產線），但生產的胎面質量波動情況卻存在明顯的差異，現進行對比分析，以期有效提高胎面生產質量。

1 擠出胎面質量波動測量

以礦山輪胎胎面膠為例，1#和2#生產線生產的胎面質量分布和合格率測量結果如表1所示。

表1 兩條生產線生產的胎面質量分布和合格率測量結果

從表1可以看出：質量波動范圍為±100 g時，1#生產線生產的胎面質量合格率為49.81%，而2#生產線的合格率則達到77.35%；質量波動范圍為±200 g時，1#和2#生產線的胎面質量合格率分別為81.25%和96.19%；質量波動范圍為±300 g時，1#和2#生產線的胎面質量合格率則分別達到95.26%和99.98%。由此可見，兩條生產線生產的胎面質量波動情況存在明顯的差異。

兩條生產線生產的胎面質量均呈正態分布，2#生產線生產的胎面質量分布集中，而1#生產線生產的胎面質量分布相對離散。

2 原因分析

從生產計劃排產量、口型開型比、胎面擠出排膠和收取溫度以及聯動線質量控制方式方面進行分析，查找胎面質量分布離散的原因。

2.1 生產計劃排產量

兩條生產線近期生產計劃排產量對比如表2所示。

表2 兩條生產線近期生產計劃排產量對比 條

從表2可以看出，1#生產線10個批次平均排產量為245條，其中4個批次排產量不足100條，批次產量小，切換頻繁，造成更多開頭和結尾的胎面返用，從而對胎面質量波動產生影響。

2#生產線10個批次平均排產量為458條，是1#生產線平均排產量的1.87倍，且10個批次排產量均超過100條。由于2#生產線胎面規格切換次數小，開頭和結尾的胎面返用較少，從而質量波動更小。

2.2 口型開型比

1#和2#生產線終口型肩寬開型比分別為89.4%和88.4%。兩條生產線生產的胎面尺寸如圖1所示。

圖1 兩條生產線生產的胎面尺寸

1#和2#生產線生產的胎面斷面面積分別為6 987.2和6 952.4 mm2，質量分別為24.39和24.29 kg，二者基本相同。

由此可見，兩條生產線終口型肩寬開型比相差不大，不會對擠出胎面質量造成顯著影響。

對兩條生產線的預口型和生產的基部膠斷面尺寸也進行了測量對比，各基準點數據差異較小。

終上所述，兩條生產線生產的胎面及基部膠尺寸基本一致，擠出口型開型比設計不是胎面質量波動的影響因素。

2.3 胎面擠出排膠和收取溫度

從供膠溫度來看，Φ250 mm熱喂料擠出機可以保持膠料溫度在104.5 ℃，兩條生產線溫度無差異，符合工藝要求；1#和2#生產線喂料口出膠溫度分別為84.8和88.8 ℃，相差4 ℃。1#生產線供膠溫度偏低，致使胎面膠料塑化略差于2#生產線[6]，且1#生產線屬老設備，溫度控制方面要差于2#生產線，造成膠料溫度偏低，使胎面質量波動較大。

胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對比如表3所示。

表3 胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對比 ℃

我公司冷卻水槽分為4個冷卻段，從冷卻段溫度來看，2#生產線水槽平均溫度比1#生產線低16.1℃，部件收取溫度相應比1#生產線低6.1 ℃，胎面部件在2#生產線冷卻水槽中冷卻更充分，部件收縮更穩定，收取質量相應更穩定。

2.4 聯動線參數

2.4.1 聯動線速度

聯動線速度對比如表4所示。從表4可以看出，兩條生產線Φ250 mm螺桿使用相同轉速時，聯動線速度基本一致。

表4 聯動線速度對比

2.4.2 胎面收縮量

胎面收縮量對比如表5所示。從表5可以看出，1#生產線生產的胎面300 mm定長收縮測試在裁刀后收縮至281 mm，最終收縮率為5.7%，2#生產線生產的胎面在裁刀后收縮至245 mm，最終收縮率為18.3%，比1#生產線胎面收縮率增大12.6%，較高的收縮率使部件在聯動線上運行時收縮更充分，質量波動相對較小。

表5 胎面收縮量對比

2.4.3 裁斷長度

裁斷長度對比如表6所示。從表6可以看出，1#生產線裁斷長度極差達到14 mm，而2#生產線裁斷長度極差只有5 mm，由于聯動線收縮量設置的不一樣，造成兩條生產線裁斷長度穩定性差異。

表6 裁斷長度對比 mm

2.4.4 聯動線質量控制方式

1#生產線控制胎面質量可調整米秤段速度、米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度（收縮段有4個電動機，利用4段遞減速度控制部件收縮情況），而2#生產線只可調整米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度。兩條生產線設備如圖2和3所示。

圖2 1#生產線設備

圖3 2#生產線設備

1#生產線通過設備改造，將米秤前浮動輥拆除。2#生產線米秤前有浮動輥，米秤前后速度自適應，無法通過人工調節米秤段速度。

綜上所述，1#生產線單次生產量和300 mm定長收縮率小是導致胎面質量分布更離散的主要原因，而擠出供膠溫度偏低和胎面收取溫度較高則是次要原因。

3 解決措施

（1）對1#生產線更大程度地提高生產計劃排產量，有效減少胎面頭尾質量波動情況。

（2）提高1#生產線胎面擠出機各溫控點溫度5～10 ℃，使膠料塑化更均勻，有效減小胎面質量波動。

（3）1#生產線通過采取增加冷卻塔等措施，降低冷卻水溫度，從而降低胎面部件收取溫度，穩定收取胎面質量。

4 結語

通過對比分析兩條輪胎胎面復合擠出生產線的胎面質量波動情況，針對兩條生產線的特點，提出了提高生產計劃排產量、提高擠出機各溫控點溫度和降低胎面部件收取溫度等有效改進措施，大大提高了胎面質量合格率。