全钢巨型工程机械子午线轮胎常见质量缺陷及原因分析

王其营，武 杰，王俊岭

（1.山东地矿慧通特种轮胎有限公司，山东 莱芜 271114；2.山东泰山轮胎有限公司，山东 肥城 271600）

国内研发、生产全钢巨型工程机械子午线轮胎已经有10年左右历史，产品质量与国外顶端产品相比仍有一定的差距。国内轮胎生产企业若想进一步提高产品质量，除了轮胎结构设计需要合理改进、胶料配方需要进行针对性调整、设备配置需要逐步完善外，更应努力消除带束层、胎体和胎圈等部位的常见质量缺陷。本工作针对全钢巨型工程机械子午线轮胎带束层、胎体和胎圈等部位的常见质量缺陷的产生原因进行分析，并提出相应解决措施。

1 带束层常见质量缺陷及解决措施

带束层常见质量缺陷主要有级差不均匀或齐边、散线（包括0°冠带层散线）和冠带层弯曲等。

1.1 级差不均匀或齐边

带束层级差不均匀或齐边会使轮胎肩部材料分布不均匀，造成轮胎行驶受力不均匀，较厚的一边生热大，易产生脱层，而较薄的一边则易发生肩部开裂。

1.1.1 原因分析

（1）成型辅助鼓的定中心装置有误差，灯光标尺偏离中心线。

（2）带束层部件喷霜，粘合性能差，滚压时造成材料移位。

（3）半成品部件不合格，如带束层宽窄不一、大头小尾等。

（4）操作不当，带束层成型接头错边过大，对跑偏部件没有及时找正，对不合格部件没有及时处理。

1.1.2 解决措施

（1）及时调整成型辅助鼓的定中心装置，确保灯光标尺中心线在公差范围内。

（2）严格按照计划准备半成品，避免半成品停放超期；一旦出现半成品停放超期，必须按照规定进行处理后使用。成型滚压时一定要均匀，不能出现材料移位。

（3）严格控制半成品部件的尺寸，凡是出现宽窄不一、大头小尾、接头错边过大等问题的带束层一律不能使用。

（4）严格操作规程，必须按照标准要求进行操作和检查，达不到标准要求的半成品一律返工。

1.2 散线

在带束层裁断后必须用胶条包边，其作用是在裁断后、成型前防止帘线端部受潮锈蚀，同时可以避免钢丝帘线端头处松散。

1.2.1 原因分析

（1）带束层裁断角度过小，端部斜长，带束层帘线易散头，造成包边困难。

（2）带束层包边胶喷霜或粘合性能不好。

（3）带束层包边的宽度及尺寸定位不合适。

（4）带束层压延质量差，有露白现象，特别是边部挂胶不好露出钢丝。

（5）在成型过程中滚压控制不当容易造成带束层边缘部位散线。

1.2.2 解决措施

（1）合理设计带束层的裁断角度，控制好带束层端部尺寸，及时包边。

（2）严格控制带束层包边胶质量，一旦出现喷霜或粘合性能不好，必须按照规定处理好后再使用。

（3）合理设计带束层包边的宽度及定位尺寸。

（4）提高带束层压延质量，尽量减少露白及边部挂胶不均匀等现象。

（5）在成型过程中，合理控制成型机风压和滚压速度。

1.3 0°带束层弯曲

0°带束层对提高全钢巨型工程机械子午线轮胎肩部的刚性、保证轮胎在行驶过程中的尺寸稳定性起着关键的作用，同时还可以降低带束层边部所承受的应力和生热。如果0°带束层弯曲，则在轮胎使用过程中会因受力不均而造成该部位生热过高，致使带束层脱层。

1.3.1 原因分析

（1）在胎坯成型完成后成型鼓的剥离风压不足，会使胎体与中心胶囊未能分开而粘合在一起。中心胶囊排空时胎体与中心胶囊一起被抽瘪，造成胎冠肩部呈凹凸状，致使0°带束层移位甚至弯曲。

（2）中心胶囊质量不好，如部分位置波纹不清晰或没有波纹，使得剥离时进风太少、太慢或不进风，造成胎体与中心胶囊粘合在一起。卸胎坯时引起胎坯肩部变形，致使0°带束层弯曲。

（3）胎坯成型时压缩空气压力不足，成型鼓宽度达不到工艺设定标准，造成充气后胎体与带束层着合不上，滚压时在压力作用下0°带束层弯曲。

（4）成型后压辊位置偏高，与成型鼓中心不一致，滚压时易造成0°带束层弯曲。

（5）带束层粘性差，带束层层间不能充分粘合，滚压时产生移位而弯曲。

（6）带束层定位不合适、胎肩垫胶过长等。

1.3.2 解决措施

（1）正确操作，防止卸胎时因剥离风压不足造成胎体与中心胶囊粘合；避免胎体与中心胶囊一起被抽瘪，防止0°带束层移位或弯曲。

（2）避免胎体与中心胶囊粘合，防止卸胎坯时胎坯肩部变形。

（3）保证成型风压正常，确保充气后胎体与带束层充分着合。

（4）调整后压辊位置，确保后压辊与成型鼓中心一致。

（5）保证带束层质量，提高其粘性，避免在滚压时产生移位。

（6）合理定位，确保各部位尺寸合理，消除其他引起0°带束层弯曲的可能。

2 胎体常见质量缺陷及解决措施

胎体常见缺陷主要有帘线排列不均匀、帘线裂缝、帘线弯曲、接头裂开和帘线交叉等。

2.1 帘线排列不均匀

2.1.1 原因分析

（1）钢丝帘线的平直度和残余应力不符合工艺要求，帘线从锭子房导出时发生打弯、扭曲，导致钢丝帘线在压延过程中跳动，造成帘线排列不均匀。

（2）钢丝压延机精密辊辊筒磨损严重，挤稀辊筒上的帘线或固定不住帘线，使钢丝帘线不能正常排列。

（3）钢丝帘线压延时供胶温度过低、胶料塑性值不稳定或压延时辊筒间存胶量过大。

（4）在钢丝帘布裁断、胎坯成型后卸胎、转移及硫化装胎过程中，只要有局部拉伸就容易造成钢丝帘线移位变形。

（5）胎坯成型过程中存在部件接头过大、接头不牢、胎体修边时余胶量过多或过少、其他材料分布不均匀等现象，容易造成胎坯成型过程中帘线移位，硫化过程中局部材料流动过大，进而造成周围钢丝帘线局部不均匀。

（6）在胎坯成型过程中，胎体帘布表面有气泡或胎体帘布与密封层、胎侧及带束层之间有气泡，这些气泡在硫化过程中容易将周围的钢丝帘线挤压不均匀。

（7）硫化过程胶囊存在裂缝或胶囊卡盘泄漏，会使胶囊与胎体之间存水，存水汽化，导致钢丝帘线挤压不均匀。

2.1.2 解决措施

（1）选用钢丝帘线的平直度和残余应力应符合工艺要求，在锭子房导出、排列时不能出现打弯、扭曲，防止压延过程中产生跳线。

（2）及时检查、维护压延机，确保所有部件符合完好设备要求，确保压延时能正常使用。

（3）确保钢丝压延用胶料指标稳定，压延供胶温度符合工艺要求，使覆胶钢丝帘布密度均匀。

（4）在钢丝帘布裁断、胎坯成型后卸胎、转移及硫化装胎过程中，采用适当的工装，避免局部拉伸造成钢丝帘线移位变形。

（5）杜绝部件接头过大、接头不牢、胎体修边时余胶量过多或过少、材料分布不均等现象产生，避免在硫化过程中因局部材料流动过大而造成周围的钢丝帘线局部不均匀。

（6）在胎坯成型过程中，及时将胎体帘布表面气泡或胎体帘布与密封层、胎侧及带束层之间的气泡刺破放气，避免在硫化过程中因气泡挤压引起的钢丝帘线不均匀。

（7）硫化过程中保持胶囊和卡盘干爽和清洁，避免存水汽化。

2.2 帘线裂缝

2.2.1 原因分析

（1）钢丝帘布压延时整经辊与压力辊间距不符合设计要求；胶料渗透不足或胶料不粘是造成帘线裂缝的主要原因。

（2）胶帘布停放时间过长，造成帘布粘性不好或帘布喷霜，在使用过程中导致帘布裂缝。

（3）钢丝帘布裁断机接头装置压缩空气压力低或接头装置间隙过大。

（4）胎体帘布裁断长度小于规定尺寸，胎体帘布在拼接或胶囊充气时受到过度拉伸而出现裂缝。

（5）胎坯成型过程中钢丝帘布供料与导开速度不匹配，帘布受到拉伸；使用汽油过多，汽油渗入接头部位。

（6）成型时胎体帘布定长过小，成型或硫化时定型压力过大。

2.2.2 解决措施

（1）在钢丝压延过程中确保整经辊与压力辊间距符合工艺要求、胶料粘性适合并充分渗透。

（2）将胶帘布停放时间控制在工艺要求的范围内，如果出现帘布粘性不好或喷霜，必须处理达到标准要求后才能使用。

（3）调整压缩空气压力，使之达到钢丝帘布裁断、接头装置需要的压力；调整接头装置间隙，使之符合标准要求。

（4）在胎体帘布裁断过程中确保帘布长度在公差范围之内，不能小于最小尺寸。

（5）成型时确保钢丝帘布供料与导开速度匹配，使帘布受到均匀拉伸；适当控制汽油用量，避免汽油渗入接头部位。

（6）成型过程中保证胎体帘布定长适当；成型或硫化时确保胎坯定型压力合适。

2.3 帘线弯曲

2.3.1 原因分析

（1）钢丝帘布在压延过程中张力控制不均匀或钢丝帘线平直度及残余应力超过技术要求。

（2）成型机钢丝圈夹持器不对中，钢丝圈扣到胎体上时致使胎体帘布发生扭曲。

（3）成型过程中两侧鼓内扇形块压力控制不准确，致使胎体帘线长短不一。

（4）成型鼓平面宽度不符合要求。

（5）成型和硫化过程中定型压力过大或硫化压力过大，压辊压力与定型内压不匹配，造成胎坯变形过大，在旋转压合过程中帘线变形呈峰状。

2.3.2 解决措施

（1）在压延过程中，帘线从锭子房导出时不能打弯、扭曲，控制钢丝帘线的张力均匀，不能忽高忽低；保持钢丝帘线平直度及残余应力符合标准要求。

（2）调整成型机钢丝圈夹持器，保持在对中位置，避免钢丝圈偏歪致使胎体帘布发生扭曲。

（3）成型过程中控制好两侧鼓内扇形块压力，使胎体帘线长短一致。

（4）确保成型鼓平面宽度符合要求。

（5）胎坯成型和硫化过程中，要保持定型压力和硫化压力在规定的范围之内，减少胎坯的过度变形，避免帘线弯曲。

2.4 接头裂开

接头裂开主要是指钢丝帘布裁断接头或成型拼接不牢，在成型胶囊充气膨胀和硫化内压的作用下，拼接不牢的部位断裂开缝，造成胎体局部缺少钢丝。

2.4.1 原因分析

（1）钢丝帘布胶料粘合性能和渗透性能差，帘布存放时间过长，表面喷霜，容易引起裁断接头或成型拼接不牢。

（2）拉链式接头机拼接性能差，有断开或未接牢现象。

（3）成型定型及硫化定型压力过大，成型时胎体帘布定长不合格，胎体帘布定长割边时露线。

2.4.2 解决措施

（1）提高钢丝帘布胶料粘合性能和渗透性能，使裁断接头或成型拼接牢固；确保帘布存放时间合理，一旦出现表面喷霜，必须处理后方可使用。

（2）提高拉链式接头机拼接性能，避免出现断开或未接牢现象。

（3）确保成型定型及硫化定型压力在允许范围内，避免胎体帘线过度变形；成型时控制胎体帘布长度，保证胎体帘布定长割边时不露线。

2.5 帘线交叉

胎体帘线交叉表现为径向排列的胎体帘布间有钢丝交叉现象。

2.5.1 原因分析

（1）压延过程中钢丝架上卷轴制动装置失灵或钢丝帘线平直度及残余应力超出技术要求，致使部分钢丝弯曲，造成帘线交叉。

（2）钢丝压延时帘线重叠，反映在胎体上则为钢丝交叉。

（3）帘布拼接时接头机过度挤压，使钢丝排列出现错乱。

2.5.2 解决措施

（1）压延时及时调整钢丝架上卷轴制动装置，确保灵敏度一致；保持钢丝帘线平直度及残余应力在标准要求之内。

（2）提高压延操作水平，避免钢丝帘线重叠。

（3）合理调整接头机压力，避免钢丝过度挤压导致错乱。

2.6 胎侧缺胶

2.6.1 原因分析

（1）炼胶工序中胎侧胶有熟料，胶料流动性差；胎侧挤出不符合标准，太窄或太薄。

（2）成型工序中胎侧有气泡，挑穿后未压平；胎侧胶贴反，出现尺寸偏差；胎侧胶太短，成型时强行拉长；二段成型后压辊滚压胎侧时中途停顿，压出沟槽。

（3）硫化工序中装胎时间过久，胎侧接触模型区域烫熟；模型积水未吹干，胎侧表面有油污；二次定型压力高，使胎侧变形量过大。

2.6.2 解决措施

（1）严格炼胶工艺要求，确保胶料各项指标符合工艺要求，避免出现熟料、流动性差等问题，并确保胎侧挤出尺寸和质量符合标准要求。

（2）严格成型工艺要求，确保胎侧无气泡，贴合时位置不能出现偏差；确保胎侧长度适宜，不能过长或过短；后压辊滚压胎侧时尽量一次完成，若出现中途停顿，必须确保没有压出沟槽。

（3）严格硫化工艺要求，控制装胎时间，避免正硫化前胎侧与模型接触时间过长而局部硫化；确保模型清洁，不能有积水和油污；控制好二次定型压力，使胎侧变形量在运行范围内。

3 胎圈常见质量缺陷及解决措施

胎圈部位常见质量缺陷主要包括胎圈缺胶、胎趾圆角、胎圈露线、胎圈宽窄不一、胎圈气泡和胎圈变形等。

3.1 胎圈缺胶

3.1.1 原因分析

（1）三角胶尺寸过小，钢丝圈包布定位过高。

（2）钢丝圈直径过大，钢丝圈底部相应需要更多的胶料来填充，胶料不够易造成圆角。

（3）内衬层和耐磨胶厚度小或宽度过小，胎侧胶和耐磨胶的复合件定位过宽。

（4）胶料流动性差，胎圈部位排气孔堵塞。

（5）成型机头宽度过小，硫化时帘布伸张大，钢丝圈局部上抽，造成该部位材料填充不足。

3.1.2 解决措施

（1）合理控制三角胶尺寸和钢丝圈包布定位高度，不能过小或过大。

（2）严格控制钢丝圈直径，确保钢丝圈周围胶料均匀、密实。

（3）适当调整内衬层和耐磨胶的厚度和宽度以及胎侧胶和耐磨胶的复合件定位宽度，尺寸不能过小，以减少缺胶几率。

（4）确保胶料性能满足工艺要求，及时检查和疏通胎圈部位排气孔。

（5）及时检查、调整成型宽度，避免帘布机头宽度过小造成硫化过程中的帘布伸张超出规定范围；控制钢丝圈质量，避免局部上抽等缺陷引起的胎圈缺胶。

3.2 胎趾圆角

3.2.1 原因分析

（1）胶囊与卡盘涂隔离剂太多，胎圈部位胶料不能充分充满模腔。

（2）胎坯胎圈直径过大，胎圈部位胶料不足以填充胎圈与卡盘之间的空隙。

（3）装胎时胎圈定位不正，胎圈部位空隙过大，合模后气体不能排出。

（4）胎坯定型高度过大，胶囊与卡盘间内压过热水泄露。

（5）胎侧或胎圈包布上偏或厚度偏小导致胎趾处胶料不足。

3.2.2 解决措施

（1）在胶囊与卡盘处均匀适量涂抹隔离剂，确保圈口部位胶料充分充满模腔。

（2）控制好胎坯胎圈直径，使胶料充满胎圈与卡盘之间的空隙。

（3）装胎时胎圈定位准确，确保合模后胎圈部位空隙的气体全部排出。

（4）合理控制胎坯定型高度，确保胶囊与卡盘间处无介质泄露。

（5）确保胎侧或胎圈包布位置准确，尺寸合适，使胎趾处胶料充足。

3.3 胎圈露线

胎圈露线主要出现在下模，在成品轮胎的胎圈部位能看到胎圈包布帘线。

3.3.1 原因分析

（1）胎坯胎圈直径过小，硫化装模时卡盘挤压胎圈部位，使胎圈包布被挤偏。

（2）胎圈包布上偏，在硫化过程中胶料随之流动造成胎圈露线。

（3）装胎高度过小或硫化定型尺寸过大，在内压作用下胎坯胎圈处与卡盘非正常接触处的胶料非正常流动，将帘布钢丝暴露出来。

（4）胎侧、内衬层、胎体帘布和胎圈包布组合件厚度过大。

（5）装胎时间过长，胎圈包胶在模型上停留太久，胎圈包胶发软流失，引起胎圈露线。

（6）胎圈椭圆度过大，短轴方向经常露帘线。

（7）硫化时胎坯装偏，造成胎圈厚度局部偏大而对面偏薄，且胎圈偏厚处往往有大边出现。

3.3.2 解决措施

（1）严格控制胎坯胎圈直径，避免硫化装模时胎圈包布被挤偏。

（2）将胎圈包布上正，避免硫化过程中胶料局部流动造成露线。

（3）控制好装胎高度和硫化定型尺寸，减少胎坯胎圈处与卡盘非正常接触处胶料的非正常流动，避免露线。

（4）合理控制胎侧、内衬层、胎体帘布和胎圈包布等组合件的尺寸，避免厚度过大造成胶料的过度流动而露线。

（5）正确操作，控制装胎时间，避免下模与胎圈接触时间过长引起胶料流动不均匀。

（6）严格控制胎圈椭圆度，避免短轴方向露线。

（7）正确装入胎坯，避免胎坯装偏造成胎圈厚度局部偏大，而胎圈厚度偏薄处容易露线。

3.4 胎圈宽窄不一

胎圈窄多出现在下模，是指轮胎一侧或两侧出现胎圈部位厚度过小或内轮廓缩小。

3.4.1 原因分析

（1）胎侧、内衬层、胎体帘布、钢丝圈包布组合件厚度过小，胎坯胎圈部位材料不足。

（2）胶囊充气膨胀不均匀或胶囊膨胀过大，过分挤压胎圈部位材料，导致胎圈部位材料不足。

（3）胎坯成型时钢丝圈不正导致胎圈局部偏窄。

（4）胎坯胎圈的椭圆度过大，受硫化内外压作用，胎圈处材料非正常移动导致胎圈局部偏窄。

（5）硫化定型尺寸过大，胎坯胎圈部位材料移动过大。

（6）硫化机定中心偏差过大，造成硫化模具中胎体位置偏下。

3.4.2 解决措施

（1）胎侧、内衬层等组合件尺寸适宜，使胎圈部位材料充足。

（2）胶囊均匀充气膨胀至上限，使胎圈部位材料不被过分挤压。

（3）确保钢丝圈上正压实，避免胎圈局部偏窄。

（4）正确卸胎，确保胎坯胎圈椭圆度正常。

（5）合理控制硫化定型尺寸，使胎圈部位材料正常流动。

（6）确保硫化机定中心的公差，使胎体在模具中处于合适位置。

3.5 胎圈气泡

胎圈气泡是指轮胎硫化结束后在胎圈部位的一侧或两侧出现气泡。

3.5.1 原因分析

（1）三角胶接头搭接过大或过小，接头处的气体在成型时没有排出。

（2）胎坯帘布反包端点上翘，内部存气，在硫化时不能排出。

（3）胎侧、胎体帘布、胎圈包布或内衬层胶料粘性差，导致成型时部件间存在气体过多。

（4）胎圈包布上敷贴胶片下面有气泡。

（5）成型时胎侧定位偏差过大，成型反包胎侧时气体不能排出。

（6）成型时胎圈锁紧压力过小，帘布反包端与三角胶之间的存气没有排彻底。

（7）硫化温度和压力达不到标准要求。

3.5.2 解决措施

（1）控制三角胶接头合理搭接，确保接头处的气体在成型时充分排出。

（2）控制胎坯帘布反包端点，避免端点上翘造成内部存气。

（3）确保胶料指标符合要求，避免成型时部件间存气。

（4）确保胎圈包布上敷贴胶片密实，减少气泡的存在。

（5）严格成型操作，避免胎侧定位偏差造成气体不能排出。

（6）控制好胎圈锁紧压力，使帘布反包端与三角胶之间没有存气。

（7）严格控制硫化温度和压力，使之达到标准要求。

3.6 胎圈变形

胎圈变形是指轮胎的一侧或两侧胎圈部位沿胎圈周向产生变形。

3.6.1 原因分析

（1）装模时胎坯胎圈部位产生机械损伤。

（2）硫化定型不足或隔离剂使用过量，胶料不能合理流动。

（3）硫化胶囊老化，胎圈区周向膨胀不均匀。

（4）胎侧耐磨胶宽度和厚度不均匀，导致胎圈部位材料分布不一致。

（5）硫化结束开模时胶囊内存有压力，出胎时对胎圈产生挤压。

3.6.2 解决措施

（1）选用合适的工装并正确操作，避免装模时对胎坯胎圈部位的机械损伤。

（2）合理控制硫化定型压力和时间，均匀适量涂刷隔离剂，确保胶料合理流动。

（3）及时检查或更换胶囊，避免胶囊老化导致的周向膨胀不均匀。

（4）控制胎侧耐磨胶宽度和厚度，确保胎圈部位材料分布均匀。

（5）硫化结束开模时确保硫化胶囊内压为零，这样同时有助于保证操作人员的安全。

4 结语

全钢巨型工程机械子午线轮胎在国内虽然已经研发生产多年，但是由于其结构的复杂性、生产设备的差异性以及技术工艺还不完善，因此在生产过程中难免出现上述质量缺陷。对此，应严格控制各项工艺参数，及时分析各种质量缺陷的产生原因，采取切实可行的措施进行解决或预防，从而确保全钢巨型工程机械子午线轮胎质量稳定提高。