半钢氮气硫化施工参数选取及常见外观废品原因分析

1、半钢氮气硫化施工参数选取 及常见外观废品原因分析,一、基本概念 二、氮气硫化优点 三、氮气硫化施工参数选取 四、氮气泄漏三级报警 五、硫化工艺常见外观废品原因分析,目录,一、基本概念,1、硫化的概念 轮胎生产过程中硫化是最后一道工序，在这一道工序中具有塑性的胶料在一定的温度、压力、时间下与硫化剂发生复杂的化学反应，由线型结构的大分子交联形成空间立体网状结构的大分子，从而使制品获得所需的物理机械性能，这一过程称为硫化。硫化工序是决定轮胎质量的最关键工序之一。 2、氮气硫化概念 氮气硫化就是使用蒸汽提供轮胎硫化需要的热量，使用氮气提供轮胎硫化需要的压力的硫化方法。 目前桦林半钢采用氮气定型，氮气硫

2、化。,1、 N2是一种来源广泛（空气中含量为78%）的不活泼气体，它的离解能为945.33KJ/mol，这意味着N2加热至3000时N2分解少于0.1%，所以能有效的保护胶囊、阀门、管道不易被腐蚀。 2、由于N2是气体，是可以压缩、膨胀的，而水是不可压缩的，这决定了N2硫化过程中压力稳定，帘线强度，附着力比热水硫化的明显上升，同时中间伸变小，尺寸更稳定 ，从而保证了轮胎的品质。 3、N2硫化胶囊寿命比热水硫化胶囊寿命高，影响硫化胶囊寿命除制造品质外，胶囊使用中主要损坏为老化，老化又包括热老化和氧化。氧化主要表现为胶囊表面发粘，热老化主要表现为起泡， N2硫化要求： N2纯度99.99%， O2

3、含量100PPM,所以N2硫化胶囊老化主要是热老化。 目前国外半钢子午胎大多数采用此种硫化方式，国内轮胎厂家也陆续开始采用，安徽佳通公司于1998年在中国大陆第一家使用氮气硫化半钢子午胎,桦林佳通公司半钢硫化于2005年开始采用氮气硫化的方式。,二、氮气硫化优点,1、半钢氮气硫化工艺参数：,三、氮气硫化施工参数选取,三、氮气硫化施工参数选取,半钢N2硫化步序及每步作用：,第1、2步蒸汽排凝目的是将胶囊内的N2、冷凝水排掉，因N2与水不能相容，胶囊内如果残存N2会导致N2存在于胶囊上部，硫化时轮胎上下胎里温差大。,三、氮气硫化施工参数选取,第3步蒸汽进是升温加热过程，蒸汽压力为：1.450.05

4、MPa，温度为：1992。 此步厚胶囊硫化时间4.6分钟，减薄胶囊硫化时间3.1分钟。此步温度、时间通过硫化测温试验确定。 第4步N2进，压力为2.10.15MPa，温度为3020 第5步N2排凝， N2硫化使用蒸汽加热，在第4步N2进过程中产生冷凝水，导致轮胎上下胎里温差大。 N2排凝就是排掉这部分冷凝水，保证轮胎受热均匀。 第7步N2泄漏检查，此步所有阀门全部关闭，检查胶囊内压力下降情况，若发生N2泄漏一级、二级报警则程序自动走第8步，即自动延时1分钟，否则越过第8步直接到第9步。 第9步轮胎相关尺寸不同，第9步硫化时间不同。通过发泡试验来确定。,三、氮气硫化施工参数选取,3、半钢氮气硫化

5、步序对应的硫化阀状态,三、氮气硫化施工参数选取,4、定型压力： 作用：定位；排除胶囊与胎胚之间的气体 定型要求： 装胎前胶囊必须处于收缩状态，保证胎胚沿胶囊棱下降顺畅；上环降时胶囊内进一次定型 ,防止损坏胶囊；定型时，胶囊必须均匀舒展，避免胶囊打折；胎胚充分定型后，机械手能顺利闭合，上升时不刮胎胚子口。 定型压力小或二次定型压力小于一次定型压力造成胎里窝气。 定型压力大对轮胎的影响： 导致胶料异常流动，合模过程中模具擦胎胚色线（主要是两半模），轮胎外观色线花，胎里反弧，严重时轮胎报废； 胎里线痕或露线； 胎圈窄/胎圈出边； 均匀性不良； 机械手将胶囊勒薄，胶囊易裂口。见图片,装胎前胶囊处于收缩

6、状态,定型状态,机械手将胶囊勒出印记,机械手将子口勒窄,5、暂停高度：胎胚高度-TBW(设计轮辋宽度 ） 6、固定套筒高度：和下铜套共同控制胶囊拉伸高度,三、氮气硫化施工参数选取,活络模固定套筒高度：只能是50mm，不同的胶囊拉伸高度通过调整下铜套来实现,两半模固定套筒高度：不同的胶囊拉伸高度通过调整固定套筒来实现，固定套筒高度有：50-200mm,三、氮气硫化施工参数选取,7、合模力： 张模力：硫化时，模型内、外工作介质压力的作用使模型在分型面法向分开的力。 热板式硫化机的张模力P=/4D2P D-轮胎的最大外径；P胶囊内介质最大压力 合模力：硫化机为了保持模型闭合，合模时在无张模力时通过传

7、动系统使加压机构与模型产生弹性变形而压紧模型的力。 一般合模力大于等于硫化轮胎时的张模力。 在不出胎冠胶边、胎肩出台情况下 ，合模力越小越好。合模力太小两半模造成胎冠胶边，活络模胎肩出台；合模力太大能源浪费并损伤设备和模具。,8、定型高度： 原则上胎坯上胎圈外沿与胶囊上卡盘中间平齐 ，如图片：,三、氮气硫化施工参数选取,9、胶囊拉伸高度： 在保证装胎、卸胎顺利的情况下，越矮越好。一般 直筒型胶囊拉伸高度=胶囊高度+4050mm; U型胶囊拉伸高度=胶囊高度+6080mm,10、硫化胶囊的选取： 周向拉伸选取范围： 一般在15-30%； 径向拉伸选取范围：一般直筒型在40-60%，U型在15-3

8、5% 径向拉伸 =(DT-DB)/DB *100 DT轮胎内直径， DB胶囊外直径。 周向拉伸 =(PT+TD-B-H)-（PB-2H）/(PB-2H) PT轮胎内周长， TD轮胎胎趾直径， B胶囊子口直径， H胶囊夹缘宽度 PB胶囊外周长,三、氮气硫化施工参数选取,11、硫化后充气压力一般原则： PCR 0.2MPa LTR 0.35MPa LVR 0.35MPa 12、后充气轮辋宽度=标准轮辋宽度+12.7mm 13、硫化后充气时间=2硫化时间-2min,三、氮气硫化施工参数选取,14、内压曲线：（图中绿色曲线）内压曲线显示的是检测胶囊内的压力变化，测点在介质回管路上,蒸汽排凝过程（有一个

9、9的节流板控制排出流量，防止胶囊内掉压至0），压力升到约1.0MPa,第三步蒸汽进过程，管径25，压力1.45MPa,第四步氮气进，内压由蒸汽压力1.45MPa转换到内压N2压力2.1MPa。,第五步氮气排凝过程（有一个9的节流板控制排出流量，防止胶囊内掉压至0），内压由2.1MPa降到约1.6MPa,第六步氮气进，内压N2压力2.1MPa。此时胶囊内冷凝水已排除。,第七步氮气泄露检查，所有阀门关闭，检查胶囊内压力下降情况。,第九步氮气进过程，内压N2压力2.1MPa 。,第十步氮气回收过程。回收管径40，内压大幅下降。,15、内温曲线： （图中蓝色曲线）内温曲线显示的是检测胶囊内的温度变化，

10、测点在介质回管路上,内温升温过程，合模后约1.5分钟升到最高点1992 ,第三步蒸汽进升温加热，等温等压过程，轮胎升温，加速交联反应。,第四步氮气进，绝热升温过程，内压由蒸汽压力1.45MPa，转换到内压N2压力2.1MPa，根据P1/P2=T1/T2,内压由1.45MPa增加到2.1MPa，相应的内温有瞬间升高现象。,第五步氮气排凝过程，内压由2.1MPa降到约1.6MPa，相应的内温有瞬间降低现象。,第六步氮气进过程， 氮气温度：3020，没有能量补充，胶囊内温度有所降低。,第九步氮气进，保压变温过程， 氮气温度：3020，胶囊内温度继续降低，但轮胎硫化过程是交联过程，化学键形成需要放出键

11、能，硫化反应是放热反应，胶囊内温度不会下降太低。另：氮气分子量小 ，热容小，不会吸热。但随着化学反应速度的变化，放出的能量逐渐减少。,第十步氮气回收过程， 硫化结束，胶囊内介质排出，温度迅速下降,四、氮气泄漏三级报警,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,由于子午胎的生产工艺比较复杂，生产过程中任何胶料或部件的不均匀、微小位移、几何公差及生产设备的控制手段等问题都会影响成品轮胎的质量，当这些影响超出允许范围时，就会出现外观质量缺陷。 主要介绍： 胎圈窄/胎圈出边、胶囊窝气、欠硫、胎圈（胎冠）变形,1、胎圈窄/胎圈出边 1.1机械手与中心机构的对中度达不到精度要求或机械手翘头。如果偏差过大，机械手装

12、模时把胎胚装偏。外观中心色线偏歪，胎圈一边窄，另一边出边。 1.2 “上环降”、“定型”、“抽真空”动作时间设置不合理，上环降时胶囊膨胀在胎胚胎圈外将胎胚挤偏。 1.3硫化装胎高度不合适，装胎高度过大，胎胚在胶囊充气后被拉伸，甚至导致胶囊在与下胎圈接触的部分打褶。装胎高度太小，胎胚被机械手压住，不能自然舒张。 1.4胎圈处材料不足 或过厚,或钢圈高度不合适。 如A291（165/70R13），与A143模具通用（只换活块即可）。A143为单层胎体，A291为两层胎体，胎侧用一块口型板，造成A291胎圈整周出边。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,1.5胎胚变形胎圈呈椭圆型，胎胚存放不当或存放时

13、间长变形。 1.6硫化定型压力过大,上胎圈整周窄。 1.7机械手抓胎过紧定型不能自动找正 1.8机械手爪片圆度不够 胎圈窄、出边图片：,胎圈窄,胎圈 出边,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,2、胎里窝气 2.1内喷涂、隔离剂未干或过多，未干或过多的隔离剂在硫化时汽化而窝在胶囊与胎里之间，使胎里出现窝气或缺胶。 2.2新胶囊或胶囊预热不足 ，新换胶囊后装锅前胶囊先定型10次，使胶囊充分膨胀 。 2.3定型压力不当 ，胶囊内有水没排干净或定型压力小，定型没定起来。对中途停机时间较长的机台，手动进行冷凝水排凝。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,2.5设备故障 2.5.1定型或硫化过程中有异常失压、

14、断电。 2.5.2蒸汽进阀门没及时打开或开度不够造成压力不足 。 2.5.3合模过程中突然停机 。 2.5.4定型平衡阀坏、膜片漏或其它阀门泄漏。,胎里窝气,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,3、欠硫 欠硫一般包括上下胎圈欠硫、胎里欠硫、胎冠欠硫。出现最多的是下胎圈欠硫。 3.1胎圈欠硫 3.1.1下胎圈欠硫 .中心机构密封泄漏会导致内温低或内温欠硫（三针正常）。 .中心机构压盖进回孔位置装反，胶囊内冷凝水不能排出，冷凝水积聚在下模，造成下胎圈温度不够。 .模具与热板间有杂物，或下热板不平，导致模具与热板间有空隙，模温不够。 .下热板砂眼。 .排凝不畅（管道堵塞，阀门打开度不够或节流板孔过小）

15、。 .程序阀设定不对，会导致内温异常。 .外温排凝时间不足会导致外温波动。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,.传感器本身温度的不准确（内、外温显示与实际不符），传感器的安装应逆着并正对着介质流动的方向，定期校验。 .下环密封泄漏造成下钢圈部分温度降低。 .下钢圈螺栓过长导致下环未能压紧密封件造成泄漏。 .胶囊与钢圈装配不好、配合不好或螺栓松动。,下胎圈里欠硫,下胎圈外欠硫,3.1.2上胎圈欠硫 .上环密封或胶囊与上钢圈间泄漏。 .活络模驱动水缸密封渗漏，渗漏出来的水沿活塞杆流到 模具内的胎圈位置。 .上热板砂眼。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,3.1.3胎里欠硫 .因氮气泄漏导致三级报警

16、； .蒸汽进阀没打开； .硫化机的氮气排凝节流板孔径为9，节流板孔堵塞会导致排凝效果不好而引起欠硫； .中心机构密封失效，动力水渗漏到胶囊内引起温度下降； .支地沟总管排凝有故障，轻微时一般未端机台会出现。,胎里欠硫,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,3.1.4胎冠欠硫 .半钢为热板式硫化机，预热时合模位置不够。 （蒸锅式硫化机不会出现这种情况） .活络模花纹块伸出来处理时，如清理模缝杂质，处理后没有重新预热或预热不充分。 .硫化过程中失压，胎胚冠部与模型花纹块剥离，导致欠硫。,胎冠欠硫,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,4、胎圈/胎体变形 胎圈/胎体变形的产生主要是在硫化启模、脱模、脱胶囊、

17、卸胎、后充气或运输过程中轮胎因受力不均，而使一侧或两侧胎圈产生侧向、径向变形或打弯或胎冠变形。 主要原因：,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,4.1两半模开模后下环升时，胶囊棱将轮胎子口顶变形或下胎冠整周凹陷：胎圈变形表现为上胎圈对称4处向外凸起。胎冠变形表现为下冠整周向内凹陷，见图4-1。硫化结束，脱模方式为开模后先下环升，再上环升，此时胶囊处于抽真空状态，轮胎在热状态下（由硫化测温可知启模时硫化温度在163 -170），上胎圈很容易被胶囊棱挤变形，下胎冠向上收缩。花纹块越复杂，花纹沟越深，越易产生变形。解决办法为：对开模后胶囊动作重新设计， 改为下环升时下胎冠脱离花纹的同时，胶囊内进一次定

18、型压力，同时强制上环降。膨胀的胶囊控制在轮胎内，给下胎冠部位一个向外的反作用力，防止下胎冠向上收缩，胶囊膨胀呈圆形避免了胶囊棱将轮胎子口顶变形。 上述程序动作只发生在硫化机动作处于“自动”操作状态，“手动”操作状态下无法实现，要求作业员操作标准化。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,下胎冠整周凹陷,胎圈向外凸起,图41,（a）,（b）,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,4.2开模时，下环升的慢或下环不升：表现为上胎圈对称4处向外凸起或胎冠1-2处凹陷。下环水缸密封老化损坏漏水，下环升的动力不足。 4.3开模时轮胎粘模具或粘胶囊：下模1处或下胎冠、胎圈变形 在启模过程中，轮胎粘上模时会使轮胎先脱下模而导致胎圈硬拉变形，轮胎全部粘上模，用工具撬而产生局部冠部凹陷。 胶囊老化，内喷涂不足、不均匀，胎圈、胎体与胶囊粘连，强制卸胎处理不当，均会使胎圈随着胶囊的变形而发生局部形状改变。,五、硫化工艺常见外观废品原因分析,4.4后充气夹盘夹变形：上下模胎圈变形或胎冠变形，轮胎下降不到位，卸胎不正或后充气上下夹盘不对中，后充气时夹坏轮胎。,胎圈