硫化后充氣工藝條件對輪胎性能的影響

張 華，李少武，于衛遠，陳軍麗

（三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

隨著國民經濟的發展，我國汽車保有量高速增長，截止到2022年3月底，我國汽車保有量達到3.07億輛。汽車行業的迅猛發展推動了我國輪胎行業的發展。車輛不斷地更新換代對輪胎也提出了更高的要求，特別是對輪胎在高速行駛時的動平衡性、均勻性、舒適性、滾動阻力、噪聲、抗濕滑性能等要求越來越苛刻。輪胎的品質決定了其市場占有率，影響輪胎企業的發展。

輪胎的各項性能除從原材料開發、結構設計等方面進行優化之外，也可以從生產工藝、流程參數方面進行改善[1-2]。硫化后充氣是在輪胎硫化后使用特定設備給輪胎充氣保持其外形的一種方法[3-4]。因為剛硫化完的輪胎溫度較高，需冷卻時間較長，若在此期間無充氣壓力定型，輪胎會因骨架材料聚酯簾線的應力釋放產生永久形變[5-7]，且輪胎硫化后存放的狀態直接影響其外緣尺寸和使用性能[8-9]。

本工作使用不同斷面寬、扁平比的輪胎，調整硫化后充氣壓力、時間及高度，研究其對輪胎外緣尺寸、動平衡性、均勻性的影響，從而優化后充氣工藝條件，提升輪胎品質。

1 實驗

1.1 主要設備

EXXIUM型一次法成型機，荷蘭VMI公司產品；KHP 48-200 IC型硫化機，德國克虜伯公司產品；AkroDYNE/ASTEC型動平衡均勻性檢測設備，美國MP公司產品。

1.2 性能測試

成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012進行測試。動平衡性均勻性按照GB/T 18505—2013進行測試。滾動阻力按照ISO 28580—2018進行測試。

2 結果與討論

2.1 硫化后充氣壓力的影響

2.1.1 外緣尺寸

使用兩組操控性能及舒適性適中的65系列規格輪胎，后充氣壓力由100 kPa調整為200 kPa，進行輪胎外緣尺寸測量，結果如表1所示。

表1 后充氣壓力對輪胎外緣尺寸的影響

從表1可以看出，后充氣壓力增大，輪胎外緣尺寸變化不大，其中對外直徑沒有影響，對斷面寬有一定影響，特別是對斷面寬較大的輪胎影響程度較大，斷面寬波動幅度在1%左右。

2.1.2 動平衡性、均勻性和胎側凹凸度

采用不同扁平比的輪胎，將后充氣壓力由100kPa調整為200 kPa，為了避免樣品量過少對驗證試驗結果的影響，收集約1萬條輪胎的動平衡性、均勻性和胎側凹凸度檢測數據的均值進行對比，結果如表2所示。

表2 后充氣壓力對輪胎動平衡性、均勻性和胎側凹凸度的影響

從表2可以看出，后充氣壓力從100 kPa調整到200 kPa后，輪胎的動平衡性和均勻性關鍵指標數據有升有降，不能明確地找出關聯關系，但是徑向跳動均呈增大趨勢，胎側凹凸度明顯增大，特別是扁平比大的規格變化率更大。

2.1.3 滾動阻力

后充氣壓力由100 kPa調整為200 kPa，進行輪胎滾動阻力測試；后期加試一輪，將后充氣壓力由100 kPa調整為250 kPa，結果如表3所示。

表3 后充氣壓力對輪胎滾動阻力的影響

從表3可以看出，后充氣的壓力增大，輪胎的滾動阻力降低。將后充氣壓力由100 kPa調整為250 kPa之后，滾動阻力降低幅度更大，更證明了兩者的關聯性。

2.2 硫化后充氣時間對輪胎動平衡性和均勻性的影響

使用同批次的成型胎坯固定在同一硫化機單模上進行硫化，調整后充氣時間，每個方案硫化10條輪胎，按照正常流程進行檢測。

后充氣時間對輪胎均勻性的影響如表4所示。

表4 后充氣時間對輪胎均勻性的影響 N

從表4可以看出，不同后充氣時間對輪胎均勻性的影響不大。

后充氣時間對輪胎動平衡性的影響如表5所示。

表5 后充氣時間對輪胎動平衡性的影響

從表5可以看出：后充氣時間對靜平衡性有改善作用，隨著后充氣時間的延長，靜不平衡量呈總體減小的趨勢；力偶不平衡量增大，判斷其主要受后充氣裝置與后機械手對中度不良影響，輪胎在后充氣裝置上不能對中水平停放，隨著停放時間延長，輪胎胎側形變增大，導致力偶不平衡量增大；徑向跳動與側向跳動變化不大。

后充氣時間對輪胎胎側凹凸度的影響如表6所示。

表6 后充氣時間對輪胎胎側凹凸度的影響 mm

從表6可以看出，隨著后充氣時間的延長，胎側凹陷增大，胎側凸起不明顯。所以，在兼顧其他性能的情況下可以通過調整后充氣時間減少胎側凹陷。

2.3 硫化后充氣高度的影響

2.3.1 外緣尺寸

使用操控性能及舒適性適中的65系列規格輪胎，后充氣高度在原工藝高度基礎上增大25 mm，進行外緣尺寸測量，結果如表7所示。

表7 后充氣高度對輪胎外緣尺寸的影響 mm

從表7可以看出，后充氣高度的變化對輪胎外緣尺寸影響不大。

2.3.2 動平衡性和均勻性

采用不同扁平比的輪胎，后充氣高度在原工藝高度基礎上增大25 mm，收集約1萬條輪胎動平衡性和均勻性檢測數據的均值進行對比，結果如表8所示。

表8 后充氣高度對輪胎動平衡性和均勻性的影響

從表8可以看出：增大后充氣高度，有利于輪胎動平衡性的改善，3種扁平比輪胎的力偶不平衡量均減小，上、下不平衡質量也呈減小趨勢；后充氣高度增大對輪胎胎側凹凸度影響不大。

3 結論

（1）后充氣壓力和高度增大對輪胎外緣尺寸有一定的影響，但是影響程度不大。

（2）后充氣壓力增大，輪胎徑向跳動呈增大趨勢，輪胎滾動阻力降低。

（3）隨著后充氣時間延長，輪胎的均勻性變化不大，靜不平衡量呈減小的趨勢，胎側凹陷增大，胎側凸起不明顯。

（4）后充氣高度增大，輪胎力偶不平衡量減小，胎側凹凸度變化不大，動平衡性改善。