半鋼子午線輪胎胎趾缺陷的原因分析及解決措施

王金營，胡 鑫，陳雪梅

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

受汽車行業主要經濟效益指標增速趨緩的影響，輪胎行業出現了產銷低迷現象。各輪胎企業都承受著很大的壓力，降低消耗，提升產品質量成為當務之急[1-2]。輪胎胎趾缺陷是輪胎外觀質量缺陷之一。硫化后胎趾缺陷嚴重的輪胎會影響胎圈與輪輞間的裝配，在輪胎使用中會有漏氣或胎圈脫離輪輞的風險。胎趾缺陷超出企業外觀質量檢驗標準的成品輪胎需降級或報廢處理，造成了嚴重的材料浪費。

本文分析了半鋼子午線輪胎胎趾缺陷的產生原因，并提出相應解決措施，取得了良好效果。

1 胎趾缺陷類型

根據不同的輪胎規格，輪胎胎趾缺陷有的輕微（胎趾圓角），有的嚴重（胎趾內側凹陷），有的沿胎圈周向很長（約1/2圈或更長），有的很短（約1/3圈或更短），有的單面瘦小，有的雙面瘦小。這主要是由于不同規格的模具鋼圈曲線寬度與胎坯配合不良、硫化裝胎時胎坯與模具接觸狀態不良等因素造成的。

半鋼子午線輪胎胎趾缺陷主要分為兩種情況：一種是胎趾圓角，胎趾處沒有尖角；另一種是胎趾內側凹陷。輪胎胎圈理想斷面和胎趾缺陷斷面如圖1所示。

圖1 胎圈理想斷面和胎趾缺陷斷面示意

2 原因分析及解決措施

2.1 模具鋼圈曲線

通常情況下，轎車輪胎一般采用5°深槽輪輞，輪輞底部與輪胎胎圈著合面曲線斜角為5°，如圖2所示。為使胎趾緊貼輪輞，以保證輪胎的氣密性能，在設計輪胎模具鋼圈曲線時有兩種設計理論，即兩段弧設計和一段弧設計（見圖3）。輪胎模具鋼圈曲線角度和寬度取值不合理會導致成品輪胎胎趾缺陷。

圖2 輪輞曲線示意

圖3 模具鋼圈曲線示意

輪胎模具鋼圈寬度也是非常重要的參數。若胎坯胎圈寬度比模具鋼圈寬度小，在裝胎合模硫化過程中，胎圈處膠料流動；若模具鋼圈寬度過大，膠料填充不滿時，會造成成品輪胎胎趾缺陷；若模具鋼圈寬度過小，模具鋼圈寬度不足以承擔膠料時，多余的膠料向模具鋼圈外面流動，造成胎趾出邊。

解決措施：（1）通常采用兩段弧設計時模具鋼圈曲線角度β1和β2分別取6°～9°和15°～20°，一段弧設計時模具鋼圈曲線角度β3取9°～11°。（2）設計模具鋼圈時必須重視鋼圈寬度的取值，鋼圈寬度一般應比成品輪胎胎圈寬度大1.0～2.0 mm。

2.2 施工設計

目前，半鋼子午線輪胎主要有兩種成型工藝，即二次法成型和一次法成型。采用二次法成型工藝時，胎側為正包，多數采用的是胎側膠直接正包到胎圈內側，一段后壓輥打壓時很容易造成胎圈膠打褶，在二段成型機頭伸縮調間距過程中，造成胎圈膠移位。硫化時，此處膠料產生不規則流動，最終導致成品輪胎胎趾缺陷。

解決措施：（1）在二次法成型工藝施工設計時相應減小胎側寬度，不讓其正包到胎圈內側，只包到鋼圈的1/3多一點；另外，需在內襯層上預復合胎圈包布或耐磨膠片，隨內襯層一起反包。這樣可以減少成型時一段胎圈膠料打褶情況，從而避免由于胎圈膠移位所造成的胎趾缺陷。（2）采用一次法成型工藝時，胎側膠與內襯層膠復合件先貼在胎體鼓上，采用聚氨酯環內支撐將胎側末端正包壓實。采用一次法成型工藝，胎坯胎圈處非常光滑，可以有效避免胎圈膠料移位。施工設計時一般胎圈處胎側端點超過胎圈內側伸出量為3～6 mm。

2.3 成型機頭

轎車輪胎常用的成型設備為二次法成型機。早期，此類成型機的二段機頭多采用卡盤式結構[見圖4（a）]，成型過程中靠內壓和卡盤共同作用使胎圈間距變化，很容易造成胎圈膠料移位。

圖4 二次法成型機二段機頭

解決措施：（1）采用早期二次法成型機有兩種方法可以避免產生胎圈膠料移位，一種是確保一段胎坯胎圈處不打褶，且無胎圈脫層；另一種是周期性地在二段卡盤上涂抹潤滑油，增加卡盤的潤滑度，防止強拉硬扯胎圈膠料。（2）隨著成型機技術的逐漸升級，二次法成型機普遍采用聚氨酯環式結構二段機頭[見圖4（b）]，該成型機頭與卡盤式完全不同，其工作原理為：將一段胎坯套上后，在氣壓的作用下，膨脹塊迅速撐起聚氨酯環，使得聚氨酯環密封起一段胎坯的胎圈，然后兩個聚氨酯環間充入內壓，同時調整胎圈間距，進行二段成型。由于聚氨酯環完全包住胎圈，在移動過程中，不會強拉硬扯胎圈膠料，杜絕了胎圈膠料移位情況。（3）采用一次法成型機。一次法成型機胎體鼓（見圖5）直徑小于胎圈內直徑，成型時胎側膠與內襯層膠先進行預復合后再貼合到成型鼓上，然后胎圈由胎圈小車轉移到胎體鼓設定的位置，胎體鼓聚氨酯環膨脹塊上升，使聚氨酯環與胎圈吻合壓緊，胎體鼓充氣后進行胎側反包動作，同時聚氨酯環內支撐將胎側末端正包壓實。采用一次法成型工藝，各個半成品材料在胎體鼓上一次貼合成型完畢，可以有效避免胎圈膠料移位。

圖5 一次法成型機胎體鼓

2.4 鋼絲圈內徑

鋼絲圈內徑大小決定其下方材料的壓縮率。鋼絲圈內徑過大，鋼絲圈底部材料壓縮率減小，可能會導致胎圈部位缺少材料而發生胎趾缺陷，另外還可能會影響胎圈與輪輞的配合，從而影響成品輪胎的氣密性能，出現漏氣的情況；鋼絲圈內徑過小，會造成鋼絲圈底部材料壓縮率過大，將膠料等擠向胎趾處，導致胎趾出邊。

解決措施：設計鋼絲圈內徑尺寸時必須要考慮鋼絲圈底部材料的壓縮率，壓縮率取值范圍一般在3%～5%為宜。

2.5 胎坯的存放和轉運

大部分輪胎企業采用胎坯車來存放和轉運胎坯，胎坯車主要分為豎放布兜式胎坯車和平放托盤式胎坯車，其中豎放布兜式胎坯車很容易造成胎坯受擠壓橢圓變形，導致硫化裝胎時，胎圈與模具吻合不好，出現局部胎趾出邊和局部胎趾缺陷。近年來，隨著產業升級，為提升產業自動化程度和生產效率，部分輪胎企業采用了胎坯自動輸送系統，胎坯在立體庫采用托盤進行存放，胎坯導出后，由輸送帶接取，然后輸送至硫化車間的自動轉運車上，由轉運車運送至硫化機臺。在輸送帶輸送過程中，由于胎坯是自然平放，對于胎體軟、質量大的輪胎，下胎側很容易壓扁或傾斜，胎坯輸送到硫化機臺后若下胎側還沒有完全恢復形狀，很容易造成硫化裝偏，導致局部胎趾缺陷產生。

解決措施：（1）采用平放托盤式胎坯車可以有效解決胎坯受擠壓橢圓變形的問題，從而減少因胎坯變形導致胎趾缺陷現象的發生。（2）采用胎坯自動輸送系統時需要對常規硫化機臺的存胎器進行改造，增加1個下機械手（見圖6），在胎坯裝鍋前，由上下機械手共同作用將變形胎坯進行強制糾正，避免因胎坯變形導致胎趾缺陷。

圖6 硫化機上下機械手作用原理

2.6 硫化裝胎

硫化裝胎過程也是造成胎趾缺陷的因素之一。若裝胎機械手與中心機構同心度不好，硫化裝胎時胎圈整周受力不均勻，胎坯定型硫化后必然會造成胎圈部位膠料流動不均勻，導致局部胎趾缺陷，同時嚴重影響輪胎的動平衡性能和均勻性。

解決措施：硫化裝胎時，必須保證裝胎機械手與中心機構的同心度良好。

2.7 其他因素

可能導致胎趾缺陷的其他因素還有內襯層寬度或厚度過小、胎體簾布和胎側等材料過薄、鋼絲圈寬度小以及成型時內襯層和胎側材料貼偏等。

解決措施：加強工藝過程管理，提高員工的質量意識，增強過程監督檢查力度。

3 結語

通過采取上述措施，有效控制住半鋼子午線輪胎胎趾缺陷的發生，有助于企業降低消耗，提升產品質量，保證胎圈與輪輞之間配合良好，提高輪胎使用安全性。