全鋼子午線輪胎肩部簾線彎曲原因分析與改善措施

林蔭祥，姚峰轉，蔣婷婷

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 建德 311607]

隨著我國經濟的不斷發展，汽車的需求量日益增大，全鋼子午線輪胎的需求也隨之增長。眾所周知，全鋼子午線輪胎的生產工藝比較復雜，部件較多，成型硫化時受力變形較大，故在生產過程中質量缺陷比較多[1-3]。肩部簾線彎曲是全鋼子午線輪胎生產過程中極易出現的質量缺陷，在輪胎使用過程中會導致肩部早期脫層甚至爆破，嚴重影響輪胎的高速、耐久及安全性能。

本工作分析全鋼子午線輪胎肩部簾線彎曲原因，并提出相應的改善措施。

1 肩部簾線彎曲問題及檢測

在對輪胎進行X光非破壞性的透視檢測過程中會發現，鋼絲簾線在胎側位置或肩部出現波浪形彎曲現象，稱為簾線彎曲，主要表現為胎里肩部一側或兩側簾線出現反弧現象，如圖1所示。

圖1 簾線彎曲X光圖片

通常為更好地進行簾線彎曲程度的評價，需要對輪胎進行斷面切割，如圖2所示。

圖2 簾線彎曲斷面解剖實物示意

根據各規格輪胎選取的鋼絲簾線規格差異，設定簾線彎曲合格品輪胎管控標準：低密度簾布（簾布密度≤50根·dm-1）簾線彎曲≤2.5根，高密度簾布（簾布密度＞50根·dm-1）簾線彎曲≤3.5根。測量確認方法如圖2所示，即輪胎斷面剝離內襯層后，在簾線彎曲處選擇單根鋼絲采用熒光筆進行簾線分布曲線標記，選取兩側三角膠端點位置A，B，使用鋼直尺做直線連接，在簾線彎曲最高點位置C做垂線，計算位置C與D之間的簾線根數。

2 肩部簾線彎曲原因分析及改善措施

2.1 輪胎初始設計技術參數不合理

在半成品尺寸和質量及成型機和硫化機各項工藝參數均符合標準設定且無異常情況下，新開發規格輪胎在試驗階段經常會出現肩部簾線彎曲病疵。經過對大量規格輪胎參數及改善經驗的總結，首先考慮設計技術參數的匹配性，強相關因素包括擠出半成品尺寸、成型平面寬、胎坯外輪廓參數及胎坯尺寸與模具尺寸的匹配度等。

2.1.1 擠出半成品尺寸

在輪胎初始設計階段，擠出半成品的尺寸及質量分布可按材料分布圖計算得到，因為擠出口型多為不規則形狀，計算時會產生一定誤差，若胎面和肩部墊膠體積過大，則會導致肩部材料過剩，造成肩部鋼絲簾線分布異常，產生簾線彎曲病疵；反之，在材料不足的情況下肩部露鋼絲的風險增大。因此，應合理設計擠出口型，確保擠出半成品尺寸的精確性。

2.1.2 成型平面寬

成型平面寬是成型機胎體鼓上兩個鋼絲圈之間的距離。如果成型平面寬設置過大，輪胎裝模硫化時，部分簾線在胎肩處聚集而產生彎曲，嚴重時胎坯定型后胎肩部位發生彎曲。因此，應合理設計成型平面寬。

2.1.3 胎坯尺寸與模具尺寸匹配度

除了擠出半成品尺寸及成型平面寬等關鍵設計參數外，胎坯整體尺寸與模具尺寸匹配度的確定也至關重要，胎坯外輪廓周長（徑向）與模具外輪廓周長、胎坯外圓周長（圓周方向）與模具內圓周長的匹配比例需要重點考慮，經過長期的經驗總結及大量數據統計，發現二者匹配比值分別為0.995和0.965時整體匹配比較合理。

胎坯外輪廓周長直接影響帶束層和胎面鼓的周長以及成型定型參數、硫化定型參數和胎坯冠部與模型外直徑比值的確定。胎坯外圓周長過大，裝模困難，簾線伸張不足導致肩部簾線彎曲；胎坯外圓周長過小，簾線伸張變形過大，會出現胎里露線等缺陷。因此應嚴格控制胎坯形狀及重點參數的標準，確定胎坯左右肩部周長差（≤5 mm）和成型鼓充氣前后因內腔壓力釋放導致的胎坯周長差（≤15 mm），控制胎坯肩部材料尺寸變化，嚴格控制胎面延展率（R16及以下系列9%～10%，R16以上系列10%～13%），控制胎肩左右對稱度和胎面寬度，從而達到控制固定位置的材料厚度及圓周方向尺寸的目的，使得胎坯冠部整體形狀與活絡塊動作軌跡盡可能趨于一致，避免材料分布不均勻影響鋼絲簾線的伸張及分布。

2.2 生產工藝參數控制不當

2.2.1 擠出半成品尺寸

常規規格輪胎生產中突發肩部簾線彎曲病疵時，擠出半成品尺寸異常的可能性極高。胎面、墊膠或復合三角膠的口型在長時間使用中因為磨損或損傷，使擠出半成品尺寸超出公差，導致材料過剩，在硫化過程中膠料流動不均勻產生肩部簾線彎曲或胎里拱起現象。因此在日常生產管控過程中，擠出半成品的尺寸和質量需要每班進行一定比例抽檢，避免批量性尺寸異常問題的發生。

2.2.2 鋼絲簾布壓延質量

鋼絲簾線的伸張力直接影響簾布的平整性和均勻伸張性，要求鋼絲簾布在覆膠前后確保長度基本不變，因此錠子房張力設置應控制在合理范圍。其次，整經輥和壓力輥的尺寸、壓力輥壓力、壓力輥和3#輥的間隙需要穩定控制在合理范圍。另外，還應該嚴格控制擠出機擠出速度、溫度和機頭壓力，防止鋼絲簾線通過擠出口型后伸張性能損失過大，使帶束層對輪胎的箍緊力變大，產生肩部簾線彎曲現象。

2.2.3 成型工藝參數

（1）成型平面寬。在生產過程中必須確保各規格輪胎成型平面寬設置符合施工表標準，做好規格更換、班組更換、人員更換時成型平面寬參數的檢查確認工作。

（2）成型機撐塊壓力。在鋼絲圈扣圈定位后，定型鼓收縮定型充入壓力時，如果撐塊壓力不足，撐塊外側鋼絲簾布會被拉入胎里，鋼絲簾線在胎肩處會發生不同程度的聚集，導致彎曲現象發生。因此，生產過程中需每班檢查成型機機頭或定型鼓，確認撐塊壓力不泄露。

另外，成型機兩側撐塊撐起速度不一致時，速度慢的一側簾布會被拉入胎里，也會引起簾線聚集產生彎曲。因此需周期性對成型機撐塊起落節流閥進行氣流量檢測。

（3）成型定型鼓膠囊質量。成型定型鼓的左右反包膠囊質量差異過大，或當膠囊存在嚴重變形時，也會引起撐塊撐起速度不一致，導致簾線抽動，造成簾線彎曲。因此應每班檢查定型鼓膠囊質量，如有異常需及時更換。

（4）胎體簾布反包高度。胎體簾布反包高度低于控制標準時，極易使橫向塊狀花紋輪胎肩部材料分布較少，導致鋼絲簾線分布異常，因此成型時應嚴格控制胎體簾布反包高度。

2.2.4 硫化工藝參數

（1）硫化定型壓力。胎坯在硫化定型時，如果定型壓力設定值過大，胎坯外輪廓尺寸會隨之變化，使鋼絲簾線過度伸張，硫化合模過程中胎坯被擠壓，極易導致肩部簾線彎曲。一般情況下，活絡模氮氣定型壓力需控制在0.03～0.06 MPa，兩半模氮氣定型壓力則需控制在0.01～0.03 MPa。另外，硫化機定型平衡閥失效會導致定型壓力不能按標準值調節，實際定型壓力通常會偏大，進而導致鋼絲簾線彎曲；當硫化機控制閥出現故障時，合模過程中定型壓力也會瞬間增大導致鋼絲簾線彎曲現，因此應定期進行硫化設備檢查，保證設備正常運行。

（2）硫化裝模時間。硫化裝模過程中如果高溫受壓狀態持續時間較長，胎坯極易發生變形，胎里簾線會因為溫度不均勻而產生不同程度的異常抽動，因此應合理控制裝模時間，盡量排除安全拉桿受外力作用或合模限位故障導致設備急停等情況發生。

（3）硫化定型高度。由于輪胎規格和硫化機型號多樣化，每種硫化機的中心機構高度和不同規格輪胎尺寸設計存在差異，因此各規格輪胎的一次定型高度和二次定型高度標準均有差異。

輪胎硫化機中心機構高度、一次定型高度和二次定型高度的計算公式為

式中：h為硫化機中心機構高度；k為計算系數，取值與輪胎斷面高寬比有關；B為成品輪胎內腔最大高度，即成品輪胎斷面高度減2倍胎側厚度；b為半成品胎圈寬度，一般取值為成品輪胎胎圈寬度（C）的1.1倍；C1為常數，胎坯與下模令模的間距，一般取值為5 mm；C2為經驗值，膠囊充氣時上鼓定位高度比理論值小，故取值約為10 mm；h1為一次定型高度；h2為二次定型高度；L為模具與胎圈的間距。

如果二次定型高度過大，合模過程中活絡塊伸張狀態下不能包籠胎坯，合模后其對胎坯肩部會產生擠壓，造成局部簾線彎曲。

3 結語

針對新開發規格輪胎肩部簾線彎曲問題，重點考慮設計參數對胎坯尺寸與模具尺寸匹配度的影響，而對于常規規格輪胎肩部簾線彎曲問題，需重點考慮生產工藝參數異常變化的影響。

本工作通過分析全鋼子午線輪胎肩部簾線彎曲原因，提出相應的改善措施，有效解決了輪胎肩部簾線彎曲問題，提高了輪胎質量。