半钢氮气硫化施工参数选取及常见外观废品原因分析

半钢氮气硫化施工参数选取及常见外观废品原因分析一、基本概念二、氮气硫化优点三、氮气硫化施工参数选取四、氮气泄漏三级报警五、硫化工艺常见外观废品原因分析目录一、基本概念1、硫化的概念轮胎生产过程中硫化是最后一道工序，在这一道工序中具有塑性的胶料在一定的温度、压力、时间下与硫化剂发生复杂的化学反应，由线型结构的大分子交联形成空间立体网状结构的大分子，从而使制品获得所需的物理机械性能，这一过程称为硫化。硫化工序是决定轮胎质量的最关键工序之一。2、氮气硫化概念氮气硫化就是使用蒸汽提供轮胎硫化需要的热量，使用氮气提供轮胎硫化需要的压力的硫化方法。目前桦林半钢采用氮气定型，氮气硫化。1、N2是一种来源广泛（空气中含量为78%）的不活泼气体，它的离解能为945.33KJ/mol，这意味着N2加热至3000℃时N2分解少于0.1%，所以能有效的保护胶囊、阀门、管道不易被腐蚀。2、由于N2是气体，是可以压缩、膨胀的，而水是不可压缩的，这决定了N2硫化过程中压力稳定，帘线强度，附着力比热水硫化的明显上升，同时中间伸变小，尺寸更稳定，从而保证了轮胎的品质。3、N2硫化胶囊寿命比热水硫化胶囊寿命高，影响硫化胶囊寿命除制造品质外，胶囊使用中主要损坏为老化，老化又包括热老化和氧化。氧化主要表现为胶囊表面发粘，热老化主要表现为起泡，N2硫化要求：N2纯度≥99.99%，O2含量≤100PPM,所以N2硫化胶囊老化主要是热老化。目前国外半钢子午胎大多数采用此种硫化方式，国内轮胎厂家也陆续开始采用，安徽佳通公司于1998年在中国大陆第一家使用氮气硫化半钢子午胎,桦林佳通公司半钢硫化于2005年开始采用氮气硫化的方式。二、氮气硫化优点1、半钢氮气硫化工艺参数：三、氮气硫化施工参数选取工艺介质工艺参数内压氮气压力及温度：2.1±0.15MPa，30±20℃定型氮气压力：0.15±0.02MPa内压蒸汽压力及温度1.45±0.05MPa，199±2℃外压蒸汽总管压力：0.9±0.05MPa外压蒸汽温度：173±2℃真空度：-0.04～-0.02MPa动力水压力：≥2.0MPa动力风、后充气风：0.70～0.85MPa仪表风压力：0.4±0.05MPa三、氮气硫化施工参数选取半钢N2硫化步序及每步作用：外温12345679101112硫化步序蒸汽排凝蒸汽排凝蒸汽进N2进N2排凝N2进泄露检查N2进N2回收排空抽真空硫化时间0.10.14.60.80.1511X0.200.2173℃8N2进1⑴第1、2步蒸汽排凝目的是将胶囊内的N2、冷凝水排掉，因N2与水不能相容，胶囊内如果残存N2会导致N2存在于胶囊上部，硫化时轮胎上下胎里温差大。三、氮气硫化施工参数选取⑵第3步蒸汽进是升温加热过程，蒸汽压力为：1.45±0.05MPa，温度为：199±2℃。此步厚胶囊硫化时间4.6分钟，减薄胶囊硫化时间3.1分钟。此步温度、时间通过硫化测温试验确定。⑶第4步N2进，压力为2.1±0.15MPa，温度为30±20℃⑷第5步N2排凝，N2硫化使用蒸汽加热，在第4步N2进过程中产生冷凝水，导致轮胎上下胎里温差大。N2排凝就是排掉这部分冷凝水，保证轮胎受热均匀。⑸第7步N2泄漏检查，此步所有阀门全部关闭，检查胶囊内压力下降情况，若发生N2泄漏一级、二级报警则程序自动走第8步，即自动延时1分钟，否则越过第8步直接到第9步。⑹第9步轮胎相关尺寸不同，第9步硫化时间不同。通过发泡试验来确定。三、氮气硫化施工参数选取硫化阀步序蒸汽进N2排凝N2进蒸汽排凝N2回收主排抽真空1步蒸汽排凝2步蒸汽排凝3步蒸汽进4步N2进5步N2排凝6步N2进7步泄漏检查8步N2进9步N2进10步N2回收11步排空12步抽真空注：“”表示打开，其余为关闭。3、半钢氮气硫化步序对应的硫化阀状态三、氮气硫化施工参数选取4、定型压力：作用：定位；排除胶囊与胎胚之间的气体定型要求：装胎前胶囊必须处于收缩状态，保证胎胚沿胶囊棱下降顺畅；上环降时胶囊内进一次定型,防止损坏胶囊；定型时，胶囊必须均匀舒展，避免胶囊打折；胎胚充分定型后，机械手能顺利闭合，上升时不刮胎胚子口。定型压力小或二次定型压力小于一次定型压力造成胎里窝气。定型压力大对轮胎的影响：⑴导致胶料异常流动，合模过程中模具擦胎胚色线（主要是两半模），轮胎外观色线花，胎里反弧，严重时轮胎报废；⑵胎里线痕或露线；⑶胎圈窄/胎圈出边；⑷均匀性不良；⑸机械手将胶囊勒薄，胶囊易裂口。见图片装胎前胶囊处于收缩状态定型状态机械手将胶囊勒出印记机械手将子口勒窄5、暂停高度：胎胚高度-TBW(设计轮辋宽度）6、固定套筒高度：和下铜套共同控制胶囊拉伸高度三、氮气硫化施工参数选取活络模固定套筒高度：只能是50mm，不同的胶囊拉伸高度通过调整下铜套来实现两半模固定套筒高度：不同的胶囊拉伸高度通过调整固定套筒来实现，固定套筒高度有：50-200mm三、氮气硫化施工参数选取7、合模力：⑴张模力：硫化时，模型内、外工作介质压力的作用使模型在分型面法向分开的力。热板式硫化机的张模力P=П/4D2PD---轮胎的最大外径；P—胶囊内介质最大压力⑵合模力：硫化机为了保持模型闭合，合模时在无张模力时通过传动系统使加压机构与模型产生弹性变形而压紧模型的力。一般合模力大于等于硫化轮胎时的张模力。在不出胎冠胶边、胎肩出台情况下，合模力越小越好。合模力太小两半模造成胎冠胶边，活络模胎肩出台；合模力太大能源浪费并损伤设备和模具。8、定型高度：原则上胎坯上胎圈外沿与胶囊上卡盘中间平齐，如图片：三、氮气硫化施工参数选取9、胶囊拉伸高度：在保证装胎、卸胎顺利的情况下，越矮越好。一般直筒型胶囊拉伸高度=胶囊高度+40～50mm;U型胶囊拉伸高度=胶囊高度+60～80mm10、硫化胶囊的选取：周向拉伸选取范围：一般在15-30%；径向拉伸选取范围：一般直筒型在40-60%，U型在15-35%⑴径向拉伸=(DT-DB)/DB*100DT—轮胎内直径，DB—胶囊外直径。⑵周向拉伸=((PT+TD-B-H)-（PB-2H））/(PB-2H)PT—轮胎内周长，TD—轮胎胎趾直径，B—胶囊子口直径，H—胶囊夹缘宽度PB—胶囊外周长三、氮气硫化施工参数选取HDBGBEADHEIGHTAHEIGHTEPBB11、硫化后充气压力一般原则：PCR0.2MPaLTR0.35MPaLVR0.35MPa12、后充气轮辋宽度=标准轮辋宽度+12.7mm13、硫化后充气时间=2×硫化时间-2min三、氮气硫化施工参数选取14、内压曲线：（图中绿色曲线）内压曲线显示的是检测胶囊内的压力变化，测点在介质回管路上蒸汽排凝过程（有一个φ9的节流板控制排出流量，防止胶囊内掉压至0），压力升到约1.0MPa第三步蒸汽进过程，管径φ25，压力1.45MPa第四步氮气进，内压由蒸汽压力1.45MPa转换到内压N2压力2.1MPa。第五步氮气排凝过程（有一个φ9的节流板控制排出流量，防止胶囊内掉压至0），内压由2.1MPa降到约1.6MPa第六步氮气进，内压N2压力2.1MPa。此时胶囊内冷凝水已排除。第七步氮气泄露检查，所有阀门关闭，检查胶囊内压力下降情况。第九步氮气进过程，内压N2压力2.1MPa。第十步氮气回收过程。回收管径φ40，内压大幅下降。15、内温曲线：（图中蓝色曲线）内温曲线显示的是检测胶囊内的温度变化，测点在介质回管路上内温升温过程，合模后约1.5分钟升到最高点199±2℃第三步蒸汽进升温加热，等温等压过程，轮胎升温，加速交联反应。第四步氮气进，绝热升温过程，内压由蒸汽压力1.45MPa，转换到内压N2压力2.1MPa，根据P1/P2=T1/T2,内压由1.45MPa增加到2.1MPa，相应的内温有瞬间升高现象。第五步氮气排凝过程，内压由2.1MPa降到约1.6MPa，相应的内温有瞬间降低现象。第六步氮气进过程，氮气温度：30±20℃，没有能量补充，胶囊内温度有所降低。第九步氮气进，保压变温过程，氮气温度：30±20℃，胶囊内温度继续降低，但轮胎硫化过程是交联过程，化学键形成需要放出键能，硫化反应是放热反应，胶囊内温度不会下降太低。另：氮气分子量小，热容小，不会吸热。但随着化学反应速度的变化，放出的能量逐渐减少。第十步氮气回收过程，硫化结束，胶囊内介质排出，温度迅速下降四、氮气泄漏三级报警报警项目处理措施备注氮气泄漏一级报警1记录,继续生产2立即通知维修处3维修处尽快安排维修一般紧急,泄漏检查过程中压力：1.95MPa～1.8MPa氮气泄漏二级报警1记录,开模后立即停机2维修处立即维修紧急,泄漏检查过程中压力：1.8MPa～1.3MPa氮气泄漏三级报警1记录,硫化机阀组动作立即停止,成品轮胎作上标志,轮胎报废2维修处立即维修特急,此机台影响系统,泄漏检查过程中压力：1.3MPa以下五、硫化工艺常见外观废品原因分析由于子午胎的生产工艺比较复杂，生产过程中任何胶料或部件的不均匀、微小位移、几何公差及生产设备的控制手段等问题都会影响成品轮胎的质量，当这些影响超出允许范围时，就会出现外观质量缺陷。主要介绍：胎圈窄/胎圈出边、胶囊窝气、欠硫、胎圈（胎冠）变形1、胎圈窄/胎圈出边1.1机械手与中心机构的对中度达不到精度要求或机械手翘头。如果偏差过大，机械手装模时把胎胚装偏。外观中心色线偏歪，胎圈一边窄，另一边出边。1.2“上环降”、“定型”、“抽真空”动作时间设置不合理，上环降时胶囊膨胀在胎胚胎圈外将胎胚挤偏。1.3硫化装胎高度不合适，装胎高度过大，胎胚在胶囊充气后被拉伸，甚至导致胶囊在与下胎圈接触的部分打褶。装胎高度太小，胎胚被机械手压住，不能自然舒张。1.4胎圈处材料不足或过厚,或钢圈高度不合适。如A291（165/70R13），与A143模具通用（只换活块即可）。A143为单层胎体，A291为两层胎体，胎侧用一块口型板，造成A291胎圈整周出边。五、硫化工艺常见外观废品原因分析1.5胎胚变形胎圈呈椭圆型，胎胚存放不当或存放时间长变形。1.6硫化定型压力过大,上胎圈整周窄。1.7机械手抓胎过紧定型不能自动找正1.8机械手爪片圆度不够胎圈窄、出边图片：胎圈窄胎圈出边五、硫化工艺常见外观废品原因分析2、胎里窝气2.1内喷涂、隔离剂未干或过多，未干或过多的隔离剂在硫化时汽化而窝在胶囊与胎里之间，使胎里出现窝气或缺胶。2.2新胶囊或胶囊预热不足，新换胶囊后装锅前胶囊先定型10次，使胶囊充分膨胀。2.3定型压力不当，胶囊内有水没排干净或定型压力小，定型没定起来。对中途停机时间较长的机台，手动进行冷凝水排凝。五、硫化工艺常见外观废品原因分析2.5设备故障2.5.1定型或硫化过程中有异常失压、断电。2.5.2蒸汽进阀门没及时打开或开度不够造成压力不足。2.5.3合模过程中突然停机。2.5.4定型平衡阀坏、膜片漏或其它阀门泄漏。胎里窝气五、硫化工艺常见外观废品原因分析3、欠硫欠硫一般包括上下胎圈欠硫、胎里欠硫、胎冠欠硫。出现最多的是下胎圈欠硫。3.1胎圈欠硫3.1.1下胎圈欠硫⑴.中心机构密封泄漏会导致内温低或内温欠硫（三针正常）。⑵.中心机构压盖进回孔位置装反，胶囊内冷凝水不能排出，冷凝水积聚在下模，造成下胎圈温度不够。⑶.模具与热板间有杂物，或下热板不平，导致模具与热板间有空隙，模温不够。⑷.下热板砂眼。⑸.排凝不畅（管道堵塞，阀门打开度不够或节流板孔过小）。⑹.程序阀设定不对，会导致内温异常。⑺.外温排凝时间不足会导致外温波动。五、硫化工艺常见外观废品原因分析⑻.传感器本身温度的不准确（内、外温显示与实际不符），传感器的安装应逆着并正对着介质流动的方向，定期校验。⑼.下环密封泄漏造成下钢圈部分温度降低。⑽.下钢圈螺栓过长导致下环未能压紧密封件造成泄漏。⑾.胶囊与钢圈装配不好、配合不好或螺栓松动。下胎圈里欠硫下胎圈外欠硫3.1.2上胎圈欠硫⑴.上环密封或胶囊与上钢圈间泄漏。⑵.活络模驱动水缸密封渗漏，渗漏出来的水沿活塞杆流到模具内的胎圈位置。⑶.上热板砂眼。五、硫化工艺常见外观废品原因分析3.1.3胎里欠硫⑴.因氮气泄漏导致三级报警；⑵.蒸汽进阀没打开；⑶.硫化