一種雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型的開發(fā)

陳 晨，齊慶森，馬鵬之，楊賢華

（通力輪胎有限公司，山東 兗州 272000）

在輪胎的生產(chǎn)過程中，輪胎各部件的實(shí)際尺寸與理論尺寸存在一定偏差，這種偏差會(huì)縮短輪胎的使用壽命，影響車輛使用安全，為此提高各部件的精度就成為輪胎行業(yè)一項(xiàng)必須的研究。

全鋼載重子午線輪胎的冠部和趾口承擔(dān)了整個(gè)輪胎90%以上的應(yīng)力，因此這兩個(gè)部位的質(zhì)量至關(guān)重要。全鋼載重子午線輪胎胎側(cè)部位薄、變形大，趾口部位承受的應(yīng)力比斜交輪胎大，趾口部位質(zhì)量問題在國內(nèi)市場全鋼載重子午線輪胎缺陷中占比較大。趾口部位中三角膠起到重要的支撐作用及耐屈撓性能，該部位易因應(yīng)力集中等因素破壞，導(dǎo)致趾口空、裂、爆等問題。因此保證三角膠質(zhì)量良好是保證輪胎質(zhì)量的重要因素之一。

三角膠由軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠組成，兩種膠料通過雙螺桿擠出機(jī)擠出并在機(jī)頭內(nèi)復(fù)合，形成復(fù)合分界面。由于輪胎性能要求，兩種膠料的門尼粘度、邵爾A型硬度及流動(dòng)性均有較大差異，復(fù)合困難，容易開裂（見圖1）。針對兩種膠料設(shè)計(jì)不同擠出工藝，在經(jīng)過螺桿擠出后雖然流動(dòng)性有所改善，但在復(fù)合過程中仍然會(huì)出現(xiàn)因壓力差過大導(dǎo)致復(fù)合面形狀不固定、精度差的問題，且復(fù)合面在三角膠內(nèi)部，從外觀無法辨別，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)高[1-2]。

圖1 趾口部位三角膠開裂

本工作設(shè)計(jì)了一種雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型，通過調(diào)整軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠貼合精度，控制其擠出尺寸，降低三角膠復(fù)合面波動(dòng)對趾口部位厚度的影響，從而減少趾口部位缺陷。

1 雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型結(jié)構(gòu)

本工作設(shè)計(jì)的雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型結(jié)構(gòu)見圖2。在預(yù)口型內(nèi)設(shè)隔板以強(qiáng)制進(jìn)行形狀分配，結(jié)合合理的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，降低軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠在機(jī)頭內(nèi)部產(chǎn)生的壓力差使復(fù)合面的斷面形狀向一側(cè)偏壓的影響，同時(shí)彌補(bǔ)橡膠挺性對復(fù)合面直線曲度的影響，可有效保證軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠貼合面（m與n面）的曲度與拐點(diǎn)角度（α）（見圖3）的精度，提高輪胎趾口位置的精度[3-4]。

圖2 雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型結(jié)構(gòu)示意

圖3 雙復(fù)合三角膠結(jié)構(gòu)示意

2 方案實(shí)施方式

本雙復(fù)合三角膠擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型包括第1模塊和第2模塊，兩個(gè)模塊共同組成一套擠出模具，并貼合形成一個(gè)貼合面；作為擠出模具的分型線，貼合面上形成預(yù)口型；預(yù)口型由設(shè)在其內(nèi)部的隔板分成軟質(zhì)三角膠口型和硬質(zhì)三角膠口型，軟質(zhì)三角膠口型和硬質(zhì)三角膠口型的形狀分別對應(yīng)軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠的橫截面形狀。

軟質(zhì)三角膠口型設(shè)在第1模塊上，硬質(zhì)三角膠口型設(shè)在第2模塊上，軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠的結(jié)合線為隔板，隔板的橫截面為楔形，有助于對軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠進(jìn)行導(dǎo)流。楔形的頂點(diǎn)在軟質(zhì)三角膠口型和硬質(zhì)三角膠口型的結(jié)合處，通過隔板的頂點(diǎn)時(shí)，軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠進(jìn)行有型貼合，各自形成設(shè)計(jì)好的形狀。這種通過隔板的貼合方式避免了傳統(tǒng)方法通過調(diào)節(jié)軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠的擠出壓力來調(diào)節(jié)其結(jié)合面形狀的不穩(wěn)定性。

軟質(zhì)三角膠和硬質(zhì)三角膠的貼合面由m面和n面組成，兩個(gè)面相交形成角度為α的拐角，通過增加錐形的隔板能夠保證該拐角的精度，提高兩個(gè)面的直線曲度和輪胎趾口部位精度。軟質(zhì)三角膠口型和硬質(zhì)三角膠口型分別與軟質(zhì)三角膠流道和硬質(zhì)三角膠流道連通。貼合面水平設(shè)置，使第1模塊和第2模塊采用上下合模的方式，貼合面也可采用傾斜設(shè)置。

3 改進(jìn)效果對比

傳統(tǒng)工藝下生產(chǎn)三角膠易發(fā)病象如圖4所示。分界面因壓力差及膠料硬度變化造成復(fù)合面偏壓，且各部位的膨脹率不同，形狀不規(guī)則、不穩(wěn)定，很難控制三角膠精度，這與產(chǎn)品均一性原則相違背，最終導(dǎo)致生產(chǎn)過程廢料多、輪胎質(zhì)量不穩(wěn)定。

圖4 三角膠復(fù)合面病象

與傳統(tǒng)工藝相比，使用改進(jìn)后的預(yù)口型生產(chǎn)，因預(yù)口型內(nèi)設(shè)置強(qiáng)制分配隔板，有效地降低軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠在機(jī)頭內(nèi)部的壓力差，有效保證了軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠貼合面的曲度與拐點(diǎn)角度的精度（見圖5），軟質(zhì)三角膠與硬質(zhì)三角膠復(fù)合面平直，可控度高，提高了三角膠貼合精度，保證三角膠擠出尺寸的穩(wěn)定性，大幅度減少了不合格半成品，減少了膠料浪費(fèi)，大幅度提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了廢品率。

圖5 改進(jìn)預(yù)口型后三角膠實(shí)物剖面

4 結(jié)語

三角膠部件質(zhì)量顯著影響輪胎胎圈部位質(zhì)量，結(jié)構(gòu)合理的三角膠擠出預(yù)口型是輪胎質(zhì)量的重要保證。本工作通過分析膠料通過流道和口型時(shí)的壓力和速度，采用開發(fā)的擠出強(qiáng)制分配型預(yù)口型，通過調(diào)整三角膠預(yù)口型設(shè)計(jì)，改變?nèi)悄z擠出形式，使軟質(zhì)和硬質(zhì)三角膠貼合更加精準(zhǔn)，提高了三角膠生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使得成品輪胎因三角膠問題導(dǎo)致的缺陷率明顯降低。