輪胎硫化設備及工藝研究進展

文/尚榮武，山東萬達寶通輪胎有限公司

隨著汽車工業的的快速發展，對輪胎的性能要求更嚴格。硫化作為輪胎正產的最后一道工藝，其蒸汽能源消耗量及大，硫化設備直接影響整個輪胎的質量、外觀以及生產效率。輪胎企業每年投資到輪胎硫化設備的資金占總成本的?，因硫化設備種類繁多，占地面廣，數量大。所以，改進輪胎硫化設備及工藝是輪胎產業現代化發展的關鍵。目前，大部分企業已采用膠囊硫化，也有極少部分企業提出淘汰膠囊硫化，用液壓式硫化機取而代之。

1 輪胎硫化設備

最早的硫化機是19世紀國外發明的立式水壓輪胎硫化罐。直到20世紀30年代，最早的個體硫化機在國外問世，于50年代引入我國。我國在援緬工程中設計的個體硫化機為45英寸，相比立式水壓硫化罐并無顯著的進步，而且不能在硫化過程中直接進行定型、裝卸胎、開模等。20世紀50年代，德國、美國研發的輪胎定型硫化機是輪胎硫化工藝和設備的大改革，實現了多機合一和自動化生產，解決了立式水壓輪胎硫化罐和個體硫化機的缺點。20世紀80年代初，德國、美國又推出液壓定型硫化機，在機架結構上更加緊湊，對中性高，而且操作更加便捷，硫化出的輪胎效率高、質量高、使用時間長。現階段，液壓式硫化機已遍及發達國家，比如美國Mc Neil公司生產的B型硫化機、德國克虜伯和Herbert的液壓傳動型硫化機。

1992年，湛江機械廠將三菱重工的PC-X43R300-R1B型液壓輪胎定型硫化機引進后，國內部分企業均開始研發使用液壓硫化機。目前，液壓硫化機已成為輪胎硫化設備的主流產品。液壓硫化機配件大部分來源于國外，造價高，因此在國內輪胎企業中無法實現完全普及。21世紀，青島科技大學呂柏源教授經過30年的構思，提出了電動螺旋輪胎定型硫化機，其結構為框架式，框架頂部設有電動傳動系統。設備運行平穩，可節約鋼材成本，縮小占地面積，生產效率不高。

2 輪胎硫化工藝

硫化工藝決定輪胎質量。最早的硫化工藝是等溫等壓硫化，但硫化耗時長、能耗高、易造成過硫化。現被國內外通用的是等壓變溫硫化，它不僅能減少硫化時間，還能提升其均勻性。硫化工藝從最開始的過熱水硫化到現在的蒸汽、氮氣硫化，經歷了幾次變革。過熱水硫化主要在穩定的壓力、溫度下流動，消能量大、硫化時間長；蒸汽、過熱水硫化是先高溫蒸汽，讓膠囊升溫，再穩定壓力的過熱水，硫化時間長，但輪胎硫化質量高；蒸汽硫化壓力低，輪胎質量不高；蒸汽、氮氣硫化初始階段相同于蒸汽硫化，先通入高溫高壓飽和蒸汽，再通入氮氣（需要壓力更大），保持直到硫化完成，該工藝能有效減少硫化時間，提高硫化壓力，降低能耗，而且輪胎質量也有所保證。

硫化加熱工具最開始是使用的水胎，后來發展為膠囊，膠囊自動化強、操作簡單、傳熱快、硫化時間短，制作的輪胎使用壽命長，但膠囊屬于柔性體，其壓力低，對輪胎質量有所影響。所以，采用新模具代替膠囊已成為現階段輪胎企業的重點，因為不但能節約膠料，還能能簡化工序。目前，國內外輪胎企業提出用高剛性的內模具來替代膠囊，高剛性內模具硫化壓力強，適用于子午線輪胎硫化。

3 輪胎硫化設備及工藝的研究進展

近年來，輪胎企業對輪胎制造工藝研究傾向于自動化。比如M MP技術、IMPACT技術、ACTAS技術、以及米其林C3M技術。前3種采用氮氣硫化方式，仍保持膠囊傳熱，米其林C3M技術采用電加熱方式硫化，操作簡單，而且能達到環保、節能的效果。

3.1 輪胎直壓硫化技術

2013年北京化工大學與三角集團聯合開發了高性能低斷面輪胎直壓硫化機，利用自制的高剛性內模具替代了硫化膠囊，內模具能大幅徑向漲縮，方便裝卸胎。此外，內模具應用電磁感應加熱，實現了環保，試驗結果顯示，硫化壓力能提高?，而且更加節能。輪胎直壓硫化技術的2代產品應用導軌式內模具，不同于1代的是內外模用電磁感應加熱，能有效控制硫化壓力和硫化溫度，精度高、結構更牢固。

3.2 ABCD技術

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

4 結束語

現階段，國內輪胎企業向液壓時代發展，液壓硫化機的研制和技術早已達到國外對輪胎硫化的要求。目前，國內外對硫化工藝的創新研究主要以節能、高性能為目標，雖然蒸汽、氮氣硫化被廣泛應用，但有部分企業也在采用電磁感應加熱技術，同時將以高剛性金屬替代膠囊。國內輪胎硫化設備及工藝要發展，必須自主創新，讓輪胎制向智能化和網絡化發展，才能打破國外的技術枷鎖，拉近與國外技術的距離。