轮胎硫化设备及工艺研究进展

文/尚荣武，山东万达宝通轮胎有限公司

随着汽车工业的的快速发展，对轮胎的性能要求更严格。硫化作为轮胎正产的最后一道工艺，其蒸汽能源消耗量及大，硫化设备直接影响整个轮胎的质量、外观以及生产效率。轮胎企业每年投资到轮胎硫化设备的资金占总成本的¼，因硫化设备种类繁多，占地面广，数量大。所以，改进轮胎硫化设备及工艺是轮胎产业现代化发展的关键。目前，大部分企业已采用胶囊硫化，也有极少部分企业提出淘汰胶囊硫化，用液压式硫化机取而代之。

1 轮胎硫化设备

最早的硫化机是19世纪国外发明的立式水压轮胎硫化罐。直到20世纪30年代，最早的个体硫化机在国外问世，于50年代引入我国。我国在援缅工程中设计的个体硫化机为45英寸，相比立式水压硫化罐并无显著的进步，而且不能在硫化过程中直接进行定型、装卸胎、开模等。20世纪50年代，德国、美国研发的轮胎定型硫化机是轮胎硫化工艺和设备的大改革，实现了多机合一和自动化生产，解决了立式水压轮胎硫化罐和个体硫化机的缺点。20世纪80年代初，德国、美国又推出液压定型硫化机，在机架结构上更加紧凑，对中性高，而且操作更加便捷，硫化出的轮胎效率高、质量高、使用时间长。现阶段，液压式硫化机已遍及发达国家，比如美国Mc Neil公司生产的B型硫化机、德国克虏伯和Herbert的液压传动型硫化机。

1992年，湛江机械厂将三菱重工的PC-X43R300-R1B型液压轮胎定型硫化机引进后，国内部分企业均开始研发使用液压硫化机。目前，液压硫化机已成为轮胎硫化设备的主流产品。液压硫化机配件大部分来源于国外，造价高，因此在国内轮胎企业中无法实现完全普及。21世纪，青岛科技大学吕柏源教授经过30年的构思，提出了电动螺旋轮胎定型硫化机，其结构为框架式，框架顶部设有电动传动系统。设备运行平稳，可节约钢材成本，缩小占地面积，生产效率不高。

2 轮胎硫化工艺

硫化工艺决定轮胎质量。最早的硫化工艺是等温等压硫化，但硫化耗时长、能耗高、易造成过硫化。现被国内外通用的是等压变温硫化，它不仅能减少硫化时间，还能提升其均匀性。硫化工艺从最开始的过热水硫化到现在的蒸汽、氮气硫化，经历了几次变革。过热水硫化主要在稳定的压力、温度下流动，消能量大、硫化时间长；蒸汽、过热水硫化是先高温蒸汽，让胶囊升温，再稳定压力的过热水，硫化时间长，但轮胎硫化质量高；蒸汽硫化压力低，轮胎质量不高；蒸汽、氮气硫化初始阶段相同于蒸汽硫化，先通入高温高压饱和蒸汽，再通入氮气（需要压力更大），保持直到硫化完成，该工艺能有效减少硫化时间，提高硫化压力，降低能耗，而且轮胎质量也有所保证。

硫化加热工具最开始是使用的水胎，后来发展为胶囊，胶囊自动化强、操作简单、传热快、硫化时间短，制作的轮胎使用寿命长，但胶囊属于柔性体，其压力低，对轮胎质量有所影响。所以，采用新模具代替胶囊已成为现阶段轮胎企业的重点，因为不但能节约胶料，还能能简化工序。目前，国内外轮胎企业提出用高刚性的内模具来替代胶囊，高刚性内模具硫化压力强，适用于子午线轮胎硫化。

3 轮胎硫化设备及工艺的研究进展

近年来，轮胎企业对轮胎制造工艺研究倾向于自动化。比如M MP技术、IMPACT技术、ACTAS技术、以及米其林C3M技术。前3种采用氮气硫化方式，仍保持胶囊传热，米其林C3M技术采用电加热方式硫化，操作简单，而且能达到环保、节能的效果。

3.1 轮胎直压硫化技术

2013年北京化工大学与三角集团联合开发了高性能低断面轮胎直压硫化机，利用自制的高刚性内模具替代了硫化胶囊，内模具能大幅径向涨缩，方便装卸胎。此外，内模具应用电磁感应加热，实现了环保，试验结果显示，硫化压力能提高¼，而且更加节能。轮胎直压硫化技术的2代产品应用导轨式内模具，不同于1代的是内外模用电磁感应加热，能有效控制硫化压力和硫化温度，精度高、结构更牢固。

3.2 ABCD技术

2011年ABCD技术（即随行成型鼓技术）被提出，该技术采用随行成型鼓，淘汰了中心胶囊，采用电磁感应加热，技术更加先进，而且能确保轮胎的轮廓尺寸。

4 结束语

现阶段，国内轮胎企业向液压时代发展，液压硫化机的研制和技术早已达到国外对轮胎硫化的要求。目前，国内外对硫化工艺的创新研究主要以节能、高性能为目标，虽然蒸汽、氮气硫化被广泛应用，但有部分企业也在采用电磁感应加热技术，同时将以高刚性金属替代胶囊。国内轮胎硫化设备及工艺要发展，必须自主创新，让轮胎制向智能化和网络化发展，才能打破国外的技术枷锁，拉近与国外技术的距离。