低扁平半鋼子午線輪胎胎肩氣泡的研究

周海龍

(雙錢集團安徽回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 200030)

隨著科技的快速發展和進步，人們對汽車的功能性要求已經發生了徹底的改變。尤其是在當下，汽車品牌多不勝數，產品競爭異常激烈。各大汽車廠層出不窮地推出主打運動、駕乘樂趣的車系，以吸引廣大消費者的青睞。我公司順應日益增長的市場需求，開發了一系列低扁平半鋼子午線輪胎。開發過程中發現輪胎扁平化變低，輪胎制造的難度變大。這主要突顯在輪胎生產過程中的外觀良品率相比高扁平輪胎要低。不良品主要集中在胎肩氣泡，氣泡輪胎一般難以進行修補，只能作廢棄處理。我司經過長期的研究，對胎肩氣泡的形成原因進行觀察分析，并進行方案改善，取得了良好的效果。現將分析及改善情況進行簡單介紹。

1 原因分析

1.1 氣泡的特征

將輪胎放置在光線比較充裕的檢查臺下，不需要進行輪輞安裝并充氣。沿著胎肩左右環視一周，可以清晰地看到胎肩部位有氣泡鼓起，氣泡外觀見圖1。氣泡形狀似橢圓形，經過測量氣泡最大能達到長軸10 mm、短軸6 mm。經大量觀察，氣泡的圓周發生位置不固定，不僅僅只發生在接頭部位，其他位置也有發生。每條輪胎的氣泡發生數量也不統一，將輪胎通過全息機器檢測，全息圖上多時能看到有七八處氣泡。

圖1 胎肩氣泡

1.2 氣泡的危害

通過對氣泡輪胎進行切片并仔細觀察發現，氣泡發生位置在1#帶束層末端與胎翼端點間，氣泡位置詳見圖2，這種情況和市場返回胎中出現的肩空現象比較相似。由于空氣的隔閡，導致胎面與胎體不能緊實配合，輪胎在高速行駛時肩部會產生極大的應力應變，極易出現損壞，導致爆胎，嚴重影響駕駛人員的生命安全。

圖2 切片后胎肩氣泡

1.3 氣泡的成因

1.3.1 設計角度

（1）胎面尺寸設計：肩部的平臺小，凸起高，形狀不連貫，成型時輥壓難度大，膠料無法有效壓合。

（2）帶束層設計：帶束層寬度設計偏大，成型定型時胎體簾線鼓起不足，帶束層與胎側墊膠以及胎面端部間無法壓合緊實。

（3）冠帶與帶束層差級：差級設計偏小，兩種材料的端點集中，層與層之間形成較大間隙，成型時難以通過輥壓將其有效壓合緊實。

1.3.2 工藝角度

（1）膠料存放：胎面、胎側、帶束層或冠帶條等半制件控制不良，表面含水量較高或有污漬，在生胎成型過程中，生胎的內部粘合不良或水分匯集在帶束末端位置。

（2）壓出工藝：胎面壓出時冠部膠和翼部膠結合處出現控制不良，存在凹陷或者窩氣。

（3）成型設定：生胎在制作過程中胎面輥、胎肩輥、下壓輥等的設定存在不足，無法壓實各半制件材料。

（4）硫化壓力：硫化時膠囊對輪胎肩部位置產生的壓力不足，導致膠料不能良好流動，肩部殘留空氣無法有效排出。

2 改善措施

本工作以205/45R17為例對胎肩氣泡進行改善方案設計。

2.1 設計調整

（1）胎面調整：原先設計時，肩部平臺寬度為5 mm，肩部總厚為8.5 mm，現將平臺寬度增加到15 mm，肩部總厚減少到7.8 mm，使整個胎面部件上表面更加平緩，利于胎面壓輥均勻輥壓，胎面調整前后見圖3。

圖3 胎面調整前后

（2）帶束層調整：原先設計時，帶束層寬度按照行駛面（TDW）×1.02取整即180 mm，現將帶束層寬度減少到176 mm，減少胎面組合件與胎桶組合件的接觸面積，利于輥壓時材料間相互壓實。

（3）冠帶定位調整：原先設計時，冠帶取值為距離1#帶束層的末端點3 mm，現將其調整為5 mm，將各種材料的末端點進行散開分布，利于材料壓實。

圖4 帶束層及冠帶調整前后（硫化后輪胎分布）

2.2 工藝控制

（1）膠料確認：對與膠料直接接觸的托盤、過程輸送線及其他的工器具進行清潔并干燥處理，選取連續煉膠過程中的中間序號膠料并進行檢測，制備相應的各種半制件材料。

（2）壓出/裁斷確認：對調整后的胎面口型進行修改確認，胎面備料壓出時確認螺桿轉速、出膠溫度、壓出速度等在標準要求內，嚴格控制氣孔率處于較低水平，其他半制件材料嚴格按照標準要求進行制備并檢測合格。

（3）成型確認： 對燈光線、半制件寬厚度、成型機精度等進行測量并確認，對胎面輥、胎肩輥、下壓輥的壓力及行程等參數按照標準要求進行設定并確認實際壓力及行程等，對成型后的生胎進行外觀合格檢查。

（4）硫化確認：對硫化機的溫度、壓力平行度等進行確認，對膠囊的外觀伸張等進行確認，確保硫化曲線無異常。

3 改善效果

3.1 胎肩氣泡確認

影響質量的因素有“人、機、料、法、環”。為保證穩定性及準確性，樣胎的制備安排在同一個成型機及硫化機上，由同一組操作人員按照上文的改善方案進行制備。改善前后輪胎的胎肩氣泡發生情況見匯總表1。從數據可以看出，改善前胎肩氣泡發生率高達4.4%，無法維持正常生產，改善后的胎肩氣泡發生率不到0.2%，改善效果顯著。

表1 改善前后輪胎胎肩氣泡匯總

對2條胎肩氣泡胎進行取樣外觀檢查發現，每條輪胎僅有一個氣泡。氣泡呈圓形、特征不明顯，大小經過測量，約半徑1.5 mm。 將其放入全息機檢查，未發現其他隱性氣泡。將輪胎氣泡處進行切片查看，均為材料接頭部位，經過分析是接頭搭接量過大導致成型時沒有壓實引起，加強成型時材料貼合控制后再次跟蹤500條輪胎無肩泡出現。

3.2 輪胎性能確認

改善前后輪胎的室內機床測試對比見表2。從表2可以看出，改善前后輪胎的高速和耐久綜合性能相差不大，均滿足國標中高速測試不低于60 min、耐久測試不低于35.5 h的要求。

表2 改善前后輪胎室內性能測試匯總

4 結語

通過設計調整和工藝控制，有效減少了胎肩氣泡的發生、提升了產品的良品率，驗證了改善方案的可靠性，降低了企業的制造成本。