第二章 轮胎的成型之外胎成型

任务2：外胎的成型学习目标知识目标1.熟悉轮胎外胎的制造工艺流程2.掌握外胎各个半成品部件的制造3.掌握斜交胎、子午胎外胎的成型4.了解各工艺过程中的基本工艺要求能力目标1.能进行外胎的成型操作2.能够根据半成品、成品外观进行质量分析，并提出解决措施3.能绘制外胎制造工艺流程图教学重点1.轮胎外胎的制造工艺流程2.外胎各个半成品部件的制造3.斜交胎、子午胎外胎的成型轮胎厂：至今为止轮胎制品是橡胶制品中结构最复杂，加工工序最多耗胶量最大的制品。但同时轮胎是一个安全产品。品质好坏直接影响到使用者的生命财产安全。轮胎的制造工序－混合工序橡胶裁断合成橡胶天然橡胶原料混炼卷取混合（搅拌机）各种原材料橡胶混炼（加热卷取）将天然橡胶、合成橡胶、炭黑、硫磺、锌白等原材料及化合剂进行混合的工序。轮胎的制造工序－材料加工工序胎体和带束层部分胎圈用橡胶胎面用橡胶胎体部分（将帘线压延成带状）浸于药品中压延机（将帘线的两面都挂上橡胶）压延机裁断整理胎圈钢丝裹上橡胶后挤出卷成钢丝圈胎面挤出冷却（冷却槽）胎面挤出机轮胎的制造工序－成型、硫化、检查工序轮胎成型生胎完成硫化工序检查工序（完成）加工好的胎体、带束层、胎面、胎圈等各组件通过成型机组装成轮胎的形状。使生胎的橡胶在一定的热度和压力下增强弹性。制作轮胎表面的胎面花纹。成型后的生胎硫化加工好的轮胎首先接受检查员的目视外观检查。通过该检查的产品还要经过平衡测试及X光检测等严格检测后，作为质量过硬的产品发货。工序一：密炼工序密炼工序就是把碳黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，在密炼机里进行加工，生产出“胶料”的过程。所有的原材料在进入密炼机以前，必须进行测试，被放行以后方可使用。密炼机每锅料的重量大约为250公斤。轧胶工序工艺流程示意图投料口（Compounding）（天然橡胶、炭黑等）密炼（Mixing）（Banmixer）下片机（Sheetingroll）凉片机Coolingmachine依据不同技术要求的配方，将橡胶及配合剂用密炼机或开炼机加以充分混合，而制成适合制作轮胎各部件的胶片，是轮胎生产的第一道工序。主要设备：开炼机、密炼机、辊筒挤出机、下片机、凉片机、自动称量及自动供料系统等。轮胎里每一种胶部件所使用的胶料都是特定性能的。胶料的成分取决于轮胎使用性能的要求。同时，胶料成分的变化还取决于配套厂家以及市场的需求，这些需求主要来自于牵引力、驾驶性能、路面情况以及轮胎自身的要求。所有的胶料在进入下一工序—胶部件准备工序之前，都要进行测试，被放行以后方可进入下一工序。工序二：胶部件准备工序胶部件准备工序包括6个主要工段。在这个工序里，将准备好组成轮胎的所有半成品胶部件，其中有的胶部件是经过初步组装的。这6个工段分别为：工段一：挤出胶料喂进挤出机头，从而挤出不同的半成品胶部件：胎面、胎侧/子口和三角胶条挤出工序工艺流程示意图将在轧胶工序混合均匀的胶料通过压出机的口型板，压出技术标准所要求的断面尺寸。主要设备：挤出机（热喂料、冷喂料）、内复合挤出机、外复合挤出机、开炼机、及一系列的辅助设备。工段二：压延原材料帘线穿过压延机并且帘线的两面都挂上一层较薄的胶料，最后的成品称为“帘布”。原材料帘线主要为尼龙和聚酯两种。主要设备：三辊压延机、四辊压延机、开炼机。帘布（纤维）（Spinningandweavingcord）（Cordtwisting）Weaving（纤维）纤维(Biascutting）Dipping（浸胶）张力装置Calendering压延机Coatedcord帘布覆胶Caseing胎体帘布工段三：胎圈成型钢丝圈制造工艺流程示意图Bead（Bundingofsteelwire）（胎圈挤出机）Extrudingbeadwire（Beadinsulator）Coating（覆胶）Reservesupply（供给装置）（胎圈缠绕机）Winding（beadformingmachine）钢丝圈Beadwire（钢丝锭子）依据技术标准经过挤出机将钢丝表面包附上一定厚度的胶料，然后在缠绕机上按不同的断面形状及直径缠绕成钢丝圈。主要设备：钢丝导开装置、加热装置、挤出机、牵引冷却装置、缠绕机。常见的钢丝圈断面形状：矩形、U字形、圆形、六角形等。工段四：帘布裁断在这个工序里，帘布将被裁断成适用的宽度并接好接头。帘布的宽度和角度的变化主要取决于轮胎的规格以及轮胎结构设计的要求。工段五：贴三角胶条在这个工序里，挤出机挤出的三角胶条将被手工贴合到胎圈上。三角胶条在轮胎的操作性能方面起着重要的作用。工段六：带束层成型这个工序是生产带束层的。在锭子间里，许多根钢丝通过穿线板出来，再和胶料同时穿过口型板使钢丝两面挂胶。挂胶后带束层被裁断成规定的角度和宽度。宽度和角度大小取决于轮胎规格以及结构设计的要求。工序三：轮胎成型工序轮胎成型工序是把所有的半成品在成型机上组装成生胎，这里的生胎是指没经过硫化。生胎经过检查后，运送到硫化工序。工序四：硫化工序生胎被装到硫化机上，在模具里经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎。硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观—图案/字体以及胎面花纹。现在，轮胎将被送到最终检验区域了。工序五：最终检验工序在这个区域里，轮胎首先要经过目视外观检查，然后是均匀性检测，均匀性检测是通过“均匀性实验机”来完成的。均匀性实验机主要测量径向力，侧向力，锥力以及波动情况的。均匀性检测完之后要做动平衡测试，动平衡测试是在“动平衡实验机”上完成的。最后轮胎要经过X-光检测，然后运送到成品库以备发货。工序六：轮胎测试在设计新的轮胎规格过程中，大量的轮胎测试就是必须的，这样才能确保轮胎性能达到政府以及配套厂的要求。当轮胎被正式投入生产之后，我们仍将继续做轮胎测试来监控轮胎的质量，这些测试与放行新胎时所做的测试是相同的。用于测试轮胎的机器是“里程实验”，通常做的实验有高速实验和耐久实验。第一单元斜交胎的制造工艺一、外胎制造工艺流程轮胎外胎的制造工艺流程包括如下工序：胶料塑混炼、胎面压出、胎体帘帆布压延、胎体帘帆布裁断、贴合、钢丝圈制造、成型、硫化等。二、外胎成型前的准备工艺1.外胎半成品胎面的制造（1）半成品胎面的结构形式胎面的胎冠和胎侧的作用不同，胶料的性能要求不同。一般有如下儿种形式。①一方一块是整个胎面为一种配方的胶料。这种形式结构简单、制造方便。但胎面各部位性能不如多方多块式。②两方两块由胎冠、胎侧两种配方分为两部件压出。③两方三块由胎冠、胎侧两种配方分为两侧与冠部三个部件压出。④三方四块由胎冠、胎侧、基部胶三种配方分为四部分压出。⑤四方五坎是在下方四块的基础上发展的，即在基部胶下增加一层缓冲胶层。（2）胎面压出方法①胎面压出按设备分为热喂料挤出法与冷喂料挤出法。②按胎面压出方法分为整体压出法与分层压出法。单层整体压出采用一种配方的胶料，通过一台挤出机压出一种胶料配方的胎面半成品。这种力法虽然管理方便，但不能充分发挥胎面各部位胶料的作用，只适于制造小规格轮胎及小型工厂采用。分层压出采用两种或三种不同配方分别制成胎冠和胎侧胶料，有机外复合法和机内复合法两种压出力法。机外复合法是通过两台或三台挤出机压出，利用运输带上辊压热贴的方法组合成半成品胎面。机外复合法已被机内复合法取代，机内复合法又称复合机头挤出机法。复合挤出机是由两台或三台挤出机通过一个复合压出机头压出一整体胎面。这种复合机头装卸比较容易，由于采用液压系统控制，更换胎面口型板及更换胶料所用时间较短。（3）胎面压出工艺条件①胎面压出工艺流程。胎面压出工艺有热喂料压出和冷喂料压出两种。热喂料压出工艺流程为：热炼，压出→贴合→称量→冷却→自动打印（规格，标记）→打磨→自动定长→裁断→检验→存放。除热炼工艺在热炼机上完成外，其他工序由挤出机联动装置流水作业完成。冷喂料压出工艺采用复合压出，工艺流程为：割条→冷喂料→复合压出→输送（自然冷却）→收缩辊道→预称量、扫描（各部位尺寸）→冷却→自动打印→自动定长→裁断→称量→检验→存放。有些生产线，增加胎面打毛，或在打磨机上打毛后再喷涂胶浆，以提高胎面与胎体的黏合性。②胎面压出工艺条件a.热炼。采用热喂料压出胶料需要热炼，胶料热炼质量与开炼机的辊温、辊距、容量有关，供胶时要求稳定操作条件。b.压出温度。胎面压出前，首先预热机头、机身及口型板，供胶温度控制在80℃~90℃左右。挤出机各部位温度根据不同胶料可加以调整，通常是口型板温度最高，机头次之，机筒最低，这样可使压出的胎面半成品表面光滑，尺寸稳定，减少胶料的膨胀变形。c．压出速度。挤出机压出速度直接影响胎面半成品的规格及致密性，压出速度快，胎面半成品膨胀率及收缩率增大，表面粗糙；压出速度慢，半成品表面光滑，保证胎面压出质量。因此，在保证质量及产量的前提下，应尽可能降低压出速度。d．冷却。半成品胎面的冷却程度影响压出质量。胎面胶压出离开口型时，胶温高达120℃以上，极易产生热变形，加速其收缩定型，影响规格尺寸的稳定性，同时在存放过程中容易焦烧，因此，必须将胶温降至40℃以下，才能获得充分冷却。热喂料压出法的胎面压出后，通常采用水槽或喷淋等方法冷却半成品胎面。(4)胎面压出常见的质量缺陷及产生原因①表面不光滑。产生原因为：热炼温度低，热炼不均匀；压出温度过低；胶料焦烧；压出速度过快，联动装置速度与之不匹配。②胎面内部有气孔。产生原因为：原材料中水分或挥发物多；热炼工艺不当，夹入空气，压出温度过高；压出速度过快，供胶不足。③胎面断面尺寸、重量不符合要求产生原因为：压出日型板安装不正；口型板变形；热炼温度和压出温度掌握不正；压出速度不均匀或联动装置配合不当；压出后冷却不足；热炼不充分。④焦烧。产生原因为：胶料配方设计不当，焦烧性能差；热炼和压出温度过高；机头中有积胶、死角或冷却水不通；供胶中断；空车滞料。⑤断边。产生原因为：热炼不足，胶料可塑性小；胶料焦烧：胎面口型边部流胶口小或堵塞；机头、口型板温度低2.胎体帘帆布压延帘、帆布是胎体的骨架材料，采用压延挂胶方法将胶料附在帘帆布上，使帘线之间和布层之间附上一定量胶料，提高附着性能，组成具有一定弹性、一定强度的胎体。同时可降低帘线与布层之间的摩擦和生热，提高轮胎的耐动态疲劳性能。（1）压延设备轮胎帘、帆布挂胶常用四辊压延机和三辊压延机，四辊压延机用于帘、帆布贴胶或胶片的贴合。三辊压延机用于胶料压片或帘、帆布擦胶和贴胶。四辊压延机常用的为L型或T型，现代采用的Z型或S型压延机，与L型、T型的滚筒排列形式不同，供料滚距和压延工作滚距不在同一平面内，减少供胶辊横压力对辊距的影响，不但可提高压延精度，而且便于实现供胶机械化。（2）压延工艺方法轮胎所用人造丝或尼龙帘布通常采用压力贴胶的挂胶方法，帘布通过速度相等的两个辊筒，利用辊简间隙余胶的挤压力使胶料渗人帘线中，这种方法渗透性好，粘合强度大。影响压延精度的因素很多，如供胶胶料可塑性及温度、压延辊筒温度、辊筒速度、帘布的含水率及张力等。帆布是由相同密度的经纬线组成，布质致密，可采用两面擦胶或压力贴胶的压延方法，也可采用单台三辊压延机分次两面擦胶。一般多采用中辊包胶擦胶法，利用两辊筒之间线速度不相等．既有挤压力也有剪切力作用，对织布渗透及钻着有利。（3）压延帘布挂胶厚度压延帘布挂胶厚度根据帘线品种、规格及轮胎结构设计施工标准的要求确定，帘布上下覆有薄胶层，要求厚薄均匀一致，不露白线，而且表面压延厚度精确度要求很高。挂胶厚度超过标准时，耗胶量增大，胎体增厚使生热量加大；挂胶量不足时，造成帘布层间附着力下降而脱层损坏。一般帘布层上下挂胶厚度分别为0.4~0.5mm,缓冲层上下挂胶厚度为0.65~0.70mm。压延后挂胶帘布在存放过程中，因收缩使得压延厚度增加，增厚比值一般约为1.05~1.10。采用经验公式求得，压延挂胶帘布总厚度=挂胶帘布使用厚度（施工标准要求）／增厚比值。例如：挂胶帆布厚度一般为0.65~0.70mm，停放后使用厚度为0.70~0.75mm。（4）帘布压延工艺中常见的质量缺陷及产生原因①帘布掉皮、附着