淺談轎車胎膠芯工藝控制與產品均勻性的影響

臧金旺

摘 要：針對轎車輪胎三角膠芯的壓出、貼合與接頭工藝對膠芯部件乃至整體輪胎均勻性的影響進行了分析。指出在符合工藝規范的前提下，壓出工藝對均勻性影響最大的因素是停頓點的出現，將使對應的膠芯局部質量偏低；貼合工藝中現行采用的貼合與旋轉拉伸同步進行的工藝方法是導致均勻性波動的主要原因，若采用先接頭再整體同步貼合成型的工藝方法將使均勻性獲得明顯改善；而接頭工藝采用雙刀裁斷對均勻性的影響則利弊并存，較之單刀裁斷整體上并無優勢。

關鍵詞：轎車輪胎；三角膠芯；工藝控制；均勻性

現代轎車對輪胎性能的要求越來越高，日益凸顯出均勻性對輪胎性能的重要影響，成為決定轎車輪胎品位的標志性指標之一。而影響輪胎均勻性的環節涉及數以百計的材料部件及加工工序，要實現對均勻性的有效控制就必須對每個環節從人、機、料、法、環等諸方面進行定量分析。本文針對轎車輪胎三角膠芯的壓出、貼合和接頭處理工序的工藝控制對均勻性的影響進行分析。

1.實驗設計

1.1 分析對象

以195/60R15的BBB40×7.2三角膠芯為標的，設計重量為230±10（g/條），逆推其壓出線密度約為22±0.96（g/120 mm）。

1.2 分析方法

對三角膠芯的壓出、貼合及接頭工藝所引起的均勻性波動，采用重量法進行實驗分析。

1.3 主要工具

鋼尺、鋼卷尺、千分尺、鉛筆、壁紙刀、靈敏度0.2 g的天平。

2.實驗內容

2.1 壓出穩定性檢驗

對沒有進入供料器之前的膠芯在壓出生產線上連續定長120 mm劃線，每次連取10段（約一個鋼圈所用膠芯長度），下生產線割斷，用天平稱量各段重量，以區分擠出機頭到供料器之間和供料器至貼合后的膠芯重量變化量。

2.2 貼合均勻性檢驗

在貼合后的鋼圈上取樣，方法如下：按圖1所示在1～4點處確定采樣部位（實際采樣時用超細鉛筆畫線），1點為接頭所在部位，膠芯底部長120 mm，頂部長140 mm。

用壁紙刀截斷膠芯取樣。用精度0.2 g的天平稱量各段質量。

在多個貼合后的鋼圈上取樣，重復上述兩個步驟進行平行分析。

2.3 接頭方式對比檢驗

分別采用單刀裁斷和雙刀裁斷的接頭方式進行鋼圈和三角膠芯的貼合成型，然后按照2.2中的方法分別取樣進行平行對比分析。

2.4 誤差檢驗

對采樣精度進行校驗，定長截取單次操作誤差小于0.5 mm，則采樣長度最大可能誤差小于1 mm，結合標的樣品線密度估算采樣質量最大誤差小于0.2 g，與所用稱量天平的靈敏度匹配。

3.數據處理

以擠出采樣1號共10段數據的統計分析為例，平均值22.16g剔除停頓點為22.28g，平均偏差0.39g，剔除停頓點則為0.33g，極差1.7g剔除停頓點為1.1g，證明檢測數據靈敏度具備區分效應；而根據其標準偏差0.53g及剔除停頓點后的標準偏差0.40g，結合采樣頻率可計算出對應的95%置信區間范圍，分別為22.16±0.38（g/120mm）和22.28±0.31（g/120mm），再參照標的的設計理論值，可以確認壓出質量符合設計規范。

4.結果與討論

4.1壓出膠芯的均勻性

當擠出速度調節采用速度調節桿上下往返運動時，將對擠出的膠芯造成間歇式拉伸；而當擠出速度調節不當時，則會造成擠出機間歇式停頓。兩種原因均能加大膠芯質量分布不均，其中前者影響相對和緩，后者較為突兀。

4.2 供料方式的影響

供料夾持器到鋼圈貼合間，若鋼包機供料采用對膠芯定點夾持方式帶動后續膠芯前進，將導致夾持器前段輕微堆料，夾持器后段輕微拉伸，表現在貼合后的膠芯上便是2點易成為重點所在，而3點和4點則易成為輕點；而鋼包機夾持器對膠芯連續施力的情形，則貼合后的膠芯重量均勻性較前者為佳。

本實驗中分別采用了上述兩種供料方式，其中雙刀裁斷的供料方式屬于后者，單刀裁斷供料方式屬于前者。

4.3 貼合后膠芯的均勻性

貼合成型后膠芯的均勻性有所下降。接頭所在的1點的分散度因受接頭誤差的影響比其余三點更大，其中單刀裁斷的1點因接頭時受到更大程度不確定性的人工干預而表現最為分散（標準偏差0.77）。壓出均勻性的持續影響也顯而易見，特別是停頓點出現的位置，基本上即是輕點所在之處。

觀察重點和輕點的分布。輕點整體上出現在3點位置的情況居多，其次是4點，再次是1點；而重點的分布則有兩種不同表現，重點較多出現在2點主要是由于4.2中討論過的供料方式的影響，而在1 點的選擇性出現則是采用兩種不同接頭方式（單刀或雙刀裁斷）的影響所致。

4.4 成品試驗反饋

分別用單刀裁斷和雙刀裁斷的鋼包機生產的膠芯，確保膠芯接頭滿足公差標準0～2 mm，再各取一半在膠芯接頭處加貼1 g的配重薄膠片以放大其不均勻性，并在同一組人員、同一臺成型機、同一臺硫化機、其他部件為同一批次材料的情況下，各做10條總計40條195/60R15成品胎，機檢后進行比對分析。

從機檢報告看：成品輪胎均勻性與三角膠芯均勻性沒有明顯的相關性，特別是預期均勻性最差的加了接頭部位配重的雙刀裁斷貼合的鋼圈所生產的輪胎實測徑向力偏差反而較小，與理論推測相反，可見膠芯的重量偏差在輪胎的均勻性上的體現已被其它部件的不均勻影響所掩蓋。也即膠芯在鋼圈成型工藝引入的重量偏差對目前成品輪胎均勻性的影響較小，不是當前生產條件下的主要控制因素。

5.結語

綜上所述，提高壓出膠芯均勻性的關鍵在于壓出生產線速度調控方式的改善和擠出機間歇式停頓的減少或避免，提高貼合成型膠芯均勻性的關鍵則在于接頭處理工藝的改進。而在現行工藝方式之下較被推崇的雙刀裁斷接頭工藝，事實上較之單刀裁斷在均勻性控制、生產效率、資源利用諸方面并不具備優勢，不宜采用。