浅谈轿车胎胶芯工艺控制与产品均匀性的影响

臧金旺

摘 要：针对轿车轮胎三角胶芯的压出、贴合与接头工艺对胶芯部件乃至整体轮胎均匀性的影响进行了分析。指出在符合工艺规范的前提下，压出工艺对均匀性影响最大的因素是停顿点的出现，将使对应的胶芯局部质量偏低；贴合工艺中现行采用的贴合与旋转拉伸同步进行的工艺方法是导致均匀性波动的主要原因，若采用先接头再整体同步贴合成型的工艺方法将使均匀性获得明显改善；而接头工艺采用双刀裁断对均匀性的影响则利弊并存，较之单刀裁断整体上并无优势。

关键词：轿车轮胎；三角胶芯；工艺控制；均匀性

现代轿车对轮胎性能的要求越来越高，日益凸显出均匀性对轮胎性能的重要影响，成为决定轿车轮胎品位的标志性指标之一。而影响轮胎均匀性的环节涉及数以百计的材料部件及加工工序，要实现对均匀性的有效控制就必须对每个环节从人、机、料、法、环等诸方面进行定量分析。本文针对轿车轮胎三角胶芯的压出、贴合和接头处理工序的工艺控制对均匀性的影响进行分析。

1.实验设计

1.1 分析对象

以195/60R15的BBB40×7.2三角胶芯为标的，设计重量为230±10（g/条），逆推其压出线密度约为22±0.96（g/120 mm）。

1.2 分析方法

对三角胶芯的压出、贴合及接头工艺所引起的均匀性波动，采用重量法进行实验分析。

1.3 主要工具

钢尺、钢卷尺、千分尺、铅笔、壁纸刀、灵敏度0.2 g的天平。

2.实验内容

2.1 压出稳定性检验

对没有进入供料器之前的胶芯在压出生产线上连续定长120 mm划线，每次连取10段（约一个钢圈所用胶芯长度），下生产线割断，用天平称量各段重量，以区分挤出机头到供料器之间和供料器至贴合后的胶芯重量变化量。

2.2 贴合均匀性检验

在贴合后的钢圈上取样，方法如下：按图1所示在1～4点处确定采样部位（实际采样时用超细铅笔画线），1点为接头所在部位，胶芯底部长120 mm，顶部长140 mm。

用壁纸刀截断胶芯取样。用精度0.2 g的天平称量各段质量。

在多个贴合后的钢圈上取样，重复上述两个步骤进行平行分析。

2.3 接头方式对比检验

分别采用单刀裁断和双刀裁断的接头方式进行钢圈和三角胶芯的贴合成型，然后按照2.2中的方法分别取样进行平行对比分析。

2.4 误差检验

对采样精度进行校验，定长截取单次操作误差小于0.5 mm，则采样长度最大可能误差小于1 mm，结合标的样品线密度估算采样质量最大误差小于0.2 g，与所用称量天平的灵敏度匹配。

3.数据处理

以挤出采样1号共10段数据的统计分析为例，平均值22.16g剔除停顿点为22.28g，平均偏差0.39g，剔除停顿点则为0.33g，极差1.7g剔除停顿点为1.1g，证明检测数据灵敏度具备区分效应；而根据其标准偏差0.53g及剔除停顿点后的标准偏差0.40g，结合采样频率可计算出对应的95%置信区间范围，分别为22.16±0.38（g/120mm）和22.28±0.31（g/120mm），再参照标的的设计理论值，可以确认压出质量符合设计规范。

4.结果与讨论

4.1压出胶芯的均匀性

当挤出速度调节采用速度调节杆上下往返运动时，将对挤出的胶芯造成间歇式拉伸；而当挤出速度调节不当时，则会造成挤出机间歇式停顿。两种原因均能加大胶芯质量分布不均，其中前者影响相对和缓，后者较为突兀。

4.2 供料方式的影响

供料夹持器到钢圈贴合间，若钢包机供料采用对胶芯定点夹持方式带动后续胶芯前进，将导致夹持器前段轻微堆料，夹持器后段轻微拉伸，表现在贴合后的胶芯上便是2点易成为重点所在，而3点和4点则易成为轻点；而钢包机夹持器对胶芯连续施力的情形，则贴合后的胶芯重量均匀性较前者为佳。

本实验中分别采用了上述两种供料方式，其中双刀裁断的供料方式属于后者，单刀裁断供料方式属于前者。

4.3 贴合后胶芯的均匀性

贴合成型后胶芯的均匀性有所下降。接头所在的1点的分散度因受接头误差的影响比其余三点更大，其中单刀裁断的1点因接头时受到更大程度不确定性的人工干预而表现最为分散（标准偏差0.77）。压出均匀性的持续影响也显而易见，特别是停顿点出现的位置，基本上即是轻点所在之处。

观察重点和轻点的分布。轻点整体上出现在3点位置的情况居多，其次是4点，再次是1点；而重点的分布则有两种不同表现，重点较多出现在2点主要是由于4.2中讨论过的供料方式的影响，而在1 点的选择性出现则是采用两种不同接头方式（单刀或双刀裁断）的影响所致。

4.4 成品试验反馈

分别用单刀裁断和双刀裁断的钢包机生产的胶芯，确保胶芯接头满足公差标准0～2 mm，再各取一半在胶芯接头处加贴1 g的配重薄胶片以放大其不均匀性，并在同一组人员、同一台成型机、同一台硫化机、其他部件为同一批次材料的情况下，各做10条总计40条195/60R15成品胎，机检后进行比对分析。

从机检报告看：成品轮胎均匀性与三角胶芯均匀性没有明显的相关性，特别是预期均匀性最差的加了接头部位配重的双刀裁断贴合的钢圈所生产的轮胎实测径向力偏差反而较小，与理论推测相反，可见胶芯的重量偏差在轮胎的均匀性上的体现已被其它部件的不均匀影响所掩盖。也即胶芯在钢圈成型工艺引入的重量偏差对目前成品轮胎均匀性的影响较小，不是当前生产条件下的主要控制因素。

5.结语

综上所述，提高压出胶芯均匀性的关键在于压出生产线速度调控方式的改善和挤出机间歇式停顿的减少或避免，提高贴合成型胶芯均匀性的关键则在于接头处理工艺的改进。而在现行工艺方式之下较被推崇的双刀裁断接头工艺，事实上较之单刀裁断在均匀性控制、生产效率、资源利用诸方面并不具备优势，不宜采用。