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全鋼新品類汽配輪材組配流程就開裂和問題端由解析及應對

2016/4/21 9:03:55
全鋼載重子午線輪胎胎圈部位結構參數、材料分布以及膠料的滯后損失、動態物理性能等方面不能滿足要求。輪胎在高速、大負荷和相對低壓狀態下行駛時,胎體簾布反包端點、耐磨膠及胎圈包布外端點處應力分布不合理,出現應力集中點,同時徑向分布的材料物理性能差別懸殊,徑向剪切應力過大,生熱高,導致膠料疲勞老化。
胎體簾布反包端點過低,胎圈包布端點處材料不足,胎側膠和耐磨膠向下填充,導致耐磨膠彎曲、聚堆,3個端點附近應力集中,造成耐磨膠折斷或部件結合面間形成氣泡。胎體簾布反包端點與胎圈包布外端點級差小于6mm時很容易出現耐磨膠彎曲、裝配線裂口和胎圈脫空問題。
胎體簾布和胎圈包布外端點厚度過渡不合理,在輪胎制造過程中極易存留空氣,輪胎在行駛過程中因膠料疲勞老化而逐步出現熱脫層,并擴展成氣泡,脫離層之間互相摩擦產生膠末,而膠末的堆積又造成裝配線部位鼓包,從而導致裝配線部位剛性迅速下降,產生裂口甚至抽絲爆破。
胎圈()與輪輞配合尺寸過大,導致胎圈與輪輞結合面不夠緊密,產生相對滑移;胎踵和胎趾之間的胎體簾線、耐磨膠與輪輞間空隙過大,在大負荷和相對低壓的使用條件下,胎體簾線逐漸內抽,在胎踵和胎趾間起鼓,使裝配線處裂口逐漸擴展,甚至造成胎圈脫空、裂口和抽絲爆(見1)。
輪胎使用不當是產生胎圈裂口和脫空的主要原因之一。在標準充氣壓力和負荷下,輪胎實際水平軸與設計水平軸一致,輪胎性能得以完全發揮;在負荷較大和相對低壓狀態下,若胎圈剛性不足,輪胎實際水平軸向胎圈處上移,應力集中在胎圈裝配線附近,導致該部位變形過大,膠料在復雜的應力(驅動、制動、轉向等)作用下形成氣圈脫空、裂口和抽絲爆示意泡、裂口;負荷過大或相對充氣壓力過低時,輪胎胎圈部位受力增大,甚至會造成輪胎缺氣而胎圈折裂。
(a)充氣壓力過高(b)充氣壓力正常(c)充氣壓力不足充氣壓力與胎圈變形關系示意(7)車輛在改裝過程中未同時更換輪輞,例如10.00R20輪胎裝配在7.0輪輞上、11.00R20輪胎裝配在7.5輪輞上,與原設計的負荷能力嚴重不符,導致輪胎胎圈處應力分布發生變化,應力集中點上移,造成裝配線下方裂口。從可以看出,輪緣高度過高,輪緣嗑入胎圈,應力集中點下移,易在裝配線上方出現裂口、脫空;輪緣高度過低,胎圈部位得不到有效支撐,胎圈部應力集中點上移,易在裝配線下方出現裂口、脫空。
(8)生產過程中工藝參數設置不當或胎坯在加工過程中胎圈部位各部件存有雜物、部件表面噴霜、焦燒、混入HIIR以及部件間存在氣體等,造成輪胎在大負荷、高速行駛過程中缺陷部位逐漸擴大,脫空、裂口,甚至造成胎圈抽絲爆。
示出了幾種與生產工藝有關的裝配線脫空現象。(a)為三角膠粘合性能差所致,裂口沿三角膠與胎體簾布間隙向上下延伸,逐漸撕裂;(b)和(c)為胎側膠粘合性能差所致,胎側膠沿三角膠、鋼絲圈包布包邊膠片、鋼絲圈包布等部件向下延伸;(d)龜裂沿胎體簾布向下延伸,端點處有磨耗膠末且不光滑,原因之一是胎體簾布在壓延過程殘留空氣,硫化時氣體通過加捻鋼絲的微小空間集聚到簾布端點。
(9)三角膠和包邊膠等的粘合性能不適當以及壓輥壓力過大或過小等,造成胎圈各部件間或部件接頭殘留空氣。
(10)成型時定位方式不當或定位燈精度達不到要求,導致胎體簾布反包端點和胎圈包布端點以及耐磨膠端點與胎圈包布的級差過小。結構調整胎側膠與耐磨膠搭接面厚度增大0.51.0輪緣高度與輪胎受力關系示意107孫慶江等全鋼載重子午線輪胎裝配與生產工藝有關的裝配線脫空示意mm;胎圈包布外端點膠片粘貼方式由包邊改為搭接,膠片厚度由0.6mm提高到1.5mm,避免胎圈包布外端點過渡不均勻;胎側復合方式由二復合改為三復合,耐磨膠和胎側膠內側填充型膠,使胎體簾布、耐磨膠和胎圈包布外端點處材料分布更合理,有效減小耐磨膠的彎曲程度。同時,將上下三角膠端點高度提高58mm,胎體簾布和鋼絲圈包布外端點高度提高23mm,胎體簾布外端點處三角膠厚度增大1mm,以增強胎圈部位的剛性,并重新匹配該部位剛性的過渡。此外,縮小鋼絲圈直徑,增強胎圈與輪輞的過盈配合。
工藝改進(1)膠片制造降低膠片擠出溫度,以避免膠片表面噴霜,提高膠片的粘合性能。增設小型膠片壓延設備,減少壓型生產過程中膠種的變更。
(2)鋼絲壓延壓延供膠輸送帶與膠片壓延輥垂直并左右擺動,以減少供膠夾氣泡量,并保證供膠均勻。輥筒溫度、速度和間隙符合要求,避免空氣在鋼絲壓延過程中進入膠片。通過采用光學檢測壓延輥上膠料的堆積高度控制供膠輸送帶的動作,保證供膠量和持續性。此外,在壓延輥增設劃氣泡裝置,采用打孔長度為11.5mm的細針在膠片表面輕輕扎過,清除氣泡。
(3)胎圈成型保證胎圈部位各部件粘合性能適當,表面新鮮,無雜質,無焦燒,并適當調整部件貼合壓力(如胎側壓輥壓力等),盡量減少部件間的氣體,避免氣體積聚。
扎氣泡裝置示意1壓延輥;2堆積膠;3壓延簾布;4供膠輸送帶;5劃氣泡裝置;6鋼絲簾線;7刺輥;8托輥。
(4)胎坯成型采用激光燈標定位,縮小燈標寬度,提高定位精度,并將胎圈包布定位改為外定位。正確使用輪胎引導用戶正確保養和使用輪胎,進一步延長輪胎的使用壽命。
結語采取上述措施后,全鋼載重子午線輪胎裝配線裂口和胎圈脫空問題基本得到解決,輪胎的負荷能力、高速性能和耐久性能提高,受到用戶好評。
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