第3部分2 轮胎车间设计工艺

第二章轮胎车间工艺设计第二章轮胎车间工艺设计第一节轮胎分类与生产工艺流程第二节汽车外胎的生产工艺第三节汽车内胎与垫带的生产工艺第四节轮胎车间工艺布置要点轮胎有充气轮胎和实心轮胎两大类。充气轮胎按用途可分汽车轮胎、农业轮胎、工程机械轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎和特种轮胎等。汽车轮胎有轿车轮胎和载重汽车轮胎等。按其结构不同，又分为斜交轮胎和子午线轮胎。第一节轮胎分类与生产工艺流程斜交结构的汽车轮胎在国内的市场上仍占很大比例，品种规格很多。但因子午线轮胎具有节油、耐磨、行驶里程高、操纵稳定性能好和乘坐舒适等优点，所以中国轮胎行业正在积极兴建子午线轮胎生产车间。以汽车轮胎为例，简要介绍现在轮胎的生产工艺方法、车间工艺设计和布置。其生产流程如图3－2－1所示。胎圈钢丝原材料检验、加工钢丝帘线纤维帘线冷喂压延覆胶混炼胶片快检塑炼、混炼称量、投料压延覆胶挤出覆胶多根或单根钢丝压出卷成热炼纤维帘布钢丝帘布各型胶料部件半成品裁断裁断挤出胎侧胶气密层胶片贴三角胶芯胎圈成型机胎圈专用车冷喂热炼冷喂热炼冷喂压延挤出压延挤出挤出胎面胶胎面存放定长测定冷喂挤出三角胶芯成型（第一段）成型（第二段）成型（一次法）成品外观检查外观修理硫化成品均匀检验静平衡检验成品X光检验成品外观复查按规格分级入库包装出库子午线轮胎加工流程全钢丝子午线轮胎成型工艺图3－2－1轮胎生产工艺流程外胎是轮胎的一个主要部件，它由胎面、胎体、胎圈三大部分组成。第二节汽车外胎的生产工艺一、胎面及型胶的制造1、胎面制造普遍采用橡胶挤出机挤出生产工艺。挤出机按喂料方式可分为热喂料挤出机和冷喂料两种。其中冷喂料挤出机可以简化工序，节省投资和能源，已被推广使用。（1）半成品胎面的结构形式轮胎胎面的胎冠和胎侧的作用不同，胶料的性能要求不同。一般有如下几种形式：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。②两方两块是由胎冠、胎侧两种配方分为两部件压成胎面，见图3-1(a)所示。③两方三块是由胎冠、胎铡两种配方分为两侧与冠部三个部件压成胎面，见图3-1(b)所示。④三方四块是由胎冠，胎侧、胎冠底胶三种配方分为四部分压成胎面见图3-1(c)所示，目前采用此种结构形式较为广泛。⑤四方五块是在三方四块的基础上发展的，即在胎冠底胶下增加一层不同配方的胶料。图3-1分层压出胎面结构形式（a）两方两块胎面结构；（b）两方三块胎面结构；（c）三方四块胎面结构（2）胎面压出方法①按设备分为热喂料挤出法与冷喂料挤出法。常用的热喂料挤出机规格为φ150mm、φ200mm、φ250mm等，挤出机的挤压能力随着螺杆直径大小而变化，对半成品胎面致密性影响较大。一般螺杆直径越大，挤压能力越大，压出胎面宽度也越大，胎面压出最大宽度可根据螺杆直径乘以系数3.2～3.4的算式确定。例如螺杆直径为200mm的挤出机，压出胎面宽度可达640～680mm，螺杆直径为250mm的挤出机，压出胎面宽度可达800～850mm。若超出挤出机压出宽度范围的大规格轮胎，其半成品胎面可采用压出、压延贴合的方法制造。冷喂料挤出机与热喂料挤出机的主要区别1）挤出机螺杆长径比L/D不同:热喂料挤出机L/D为3～8，冷喂料挤出机L/D可达8～17，相当于热喂料挤出机的两倍以上，由于其螺杆和机筒长度大，需分段加工，螺杆形状也不同，不必经热炼而直接压出;2）压出尺寸稳定，功率比热喂料挤出机高2～3倍；3）生产效率可高达50%。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。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，两种压出方法。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。复合机头压出过程见图3-2所示。图3-2两种胶料复合机头压出示意图1-螺杆直径为2OOmm的挤出机；2－螺杆直径为150mm的挤出机；3-机头平面图；4-机头剖面图；5-压出口型样板6-胎冠胎侧两种胶料组成的胎面③复合挤出机排列形式一般可分为以下3种：a.两台挤出机一台在水平面上，与倾斜的一台呈一定角度上下排列，与复合机头相连接，见图3-3（a）所示。b.两台挤出机在同一平面上，左右成一定角度排列，与复合机头相连接,见图3-3(b)所示。c.一台挤出机内有两个加料口和两个螺杆，彼此隔离，分别由电机带动，直接经复合机头压在胎面上，这种结构更为先进。图3－2－4三复合挤出机图3－2－5四复合挤出机图3－2－6胎面挤出联动装置1，3－挤出机；2－过桥输送带；4－接取运输装置；5－前部辊道秤；6－冷却水槽；7－上升运输装置；8－切割装置；9－快速运输装置；10－辊道秤；11－胎面取出装置图3－2－7双复合胎面挤出联动装置1－复合挤出机；2－接取输送带；3－收缩辊道；4－打印装置；5－连续称量；6－翻转辊道；7－辊道；8－两辊压延机；9－聚乙烯薄膜导开装置；10－四工位胶条导开装置；11－复合输送带；12－第一冷却水槽；13－第二冷却水槽；14－第三冷却水槽；15－吹风装置；16－涂胶浆装置；17－纵向切割装置；18－横向切割装置；19－快速辊道；20－自动秤；21－打标记装置；22－收集辊道。图3－2－8胎面三复合挤出工艺流程1，2－Φ120×14D冷喂料销钉机筒挤出机；3－Φ150×16D冷喂料销钉机筒挤出机；4－复合机头；5－喂料装置；6－带式输送装置；7－收缩辊道；8－辊道秤；9－辊道；10－Δ型三辊压延机；11－输送装置；12－涂胶浆装置；13－冷却水槽；14－切割机；15－吸水装置；16－分离辊道；17－校核秤；18－喷胶浆装置；19－胎面取下运输装置图3－2－9胎面四复合挤出工艺流程主要技术参数1、生产线速度2.5～25米/分2、生产辊面宽度800mm3、工作平面高度900mm4、传动辊的直径为76mm，5、最大收缩比为20%。6、连续称的最大秤量10Kg/m动态精度±0.2%静态精度±0.1%秤量长度1000mm分度值5g7、收取温度≤40℃（当环境温度大于35℃时，冷却后胎面温度不高于环境温度5℃。）8、裁刀：胎面裁断最大厚度35mm最大裁断宽度700mm切割角度调整范围15－30°（可调）切割部件长度公差小于±3mm切割部件最大长度3800mm裁断频率15刀/分9、分选秤：具有5级报警,并有合格和不合格的分选功能的单条称。最大称量40Kg称量分度10g动态精度±0.125%静态精度±0.1%称量形式动态连续称量10、液压平台承重大于6000Kg11、压缩空气压力0.6～0.8Mpa12、电机总功率320KW13、冷却水用量50～60m3/h14、联动装置总重量120t15、联动装置外形尺寸(含主机）（长×宽×高）68000×10000×5900mm（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→秤量→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，其它工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→预秤量、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粘合性。②胎面压出工艺条件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。热炼工艺条件见表3-1所列。表3-1胎面胶热炼工艺条件用途规格，mm容量，kg前辊温，℃后辊温，℃辊距，mm捣炼形式粗炼细炼供条560460460190120适量60±570±570±555±565±565±516以下12以下10以下自动捣炼自动捣炼自动捣炼注：1.自动捣炼一般通过次数不少于3次。2.供胶条宽度可根据不同规格，自动调节供胶量。压出温度胎面压出前，首先预热机头、机身及口形板,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:通常是口型板温废最高，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。一般挤出机:¾机筒温度为40±5℃,¾机头温度为80±5℃，¾口型板温度为85±5℃，不应超过100℃，¾排胶温度应小于120℃。冷喂料复合压出机各部位温度如表3-2所列。项目QSM200/K-18DQSM150/K-16DQSM120/K-16D胶片预热温度，℃胶片宽度，mm胶片厚度，mm35～45800±208～1035～45600±208～1035～45300±208～10螺杆温度，℃第一加热区温度，℃第二加热区温度，℃第三加热区温度，℃80±560±570±570±580±560±570±580±560±570±5机头温度，℃80口型板温度，℃85±5排胶温度，℃120以下表3-2冷喂料复合压出机各部位温度示例压出速度即单位时间内压出长度（m/min）。¾压出速度的快慢取决于挤出机的螺杆转速，一般转速范围在30～5Or/min时，压出速度为4～12m/min。¾压出速度的快慢根据轮胎规格而定:大规格胎面压出速度应比小规格胎面压出速度慢。¾压出速度还与生胶品种、胶料含胶率、可塑度、压出温度等因素有关。如一般含BR的比SBR的可快些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。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。冷却过程中，为防止压出胶料因骤冷而引起局部收缩及喷霜，水槽宜用分段逐步冷却方法，水槽长度不应过短，可高达100m以上:第一段冷却水温度稍高,约为4O℃，第二段冷却水温度略低，第三段冷却水温度最低，可降到2O℃左右，对半成品胎面的存放有利。喷淋法冷却胎面效率较高，但冷却水温度要求低于2O℃，以12～15℃为宜。冷喂料复合压出机在胎面压出后，首先自然冷却，再经收缩辊道定型，进入冷却水槽，其中喷淋冷却25m，浸泡冷却1OOm。挤出后的胎面需存放:百叶架、存放架或存放车，胎面之间用垫布隔开，但应控制叠放高度。胎面的存放量视生产班次而定：¾胎面挤出与成型均为三班时，胎面存放量为成型两个班（16h）的用量；¾挤出为一班生产，而外胎成型为三班时，存放量最多为成型四个班（32h）的用量。2、各种型胶的制造轮胎(尤其子午线轮胎)生产需要的型胶部¾斜交轮胎钢丝圈的三角胶芯可用小型螺杆挤出机压制;¾子午线轮胎的胎肩垫胶、带束层垫胶、胎侧胶与胎圈护胶复合件、钢丝圈上、下三角胶芯复合件等，根据大小、性能、形状和数量的要求，分别选用单螺杆挤出机或双复合挤出机压制。在存放车(架)上存放，供下工序使用。3、帘布挂胶帘、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：¾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。¾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。帘布挂胶是轮胎生产中关键工序之一，压延帘布的质量直接影响着轮胎的内在质量。按照骨架材料的种类，分为纤维帘布挂胶和钢丝帘布挂胶。为了提高帘线与橡胶粘合强度，挂胶前帘线需进行浸胶、干燥处理，混炼胶需要热炼。工艺流程：帘布卷导开—接头—辊筒干燥（一组或二组八辊）—压延（四辊）—冷却—卷取（1）压延设备帘、帆布挂胶常用四辊压延机和三辊压延