复合挤出生产线胎面部件质量波动原因对比分析

吴 越，王广成，张斌武

[双钱集团（新疆）昆仑轮胎有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400]

在轮胎生产过程中，混炼胶料在螺杆挤出机中经塑化通过口型定尺寸挤出，经过联动线拉伸、冷却、裁断，生产出满足质量要求的胎面部件[1-4]。胎面是轮胎的重要组成部件之一，而胎面部件的质量控制一直是半成品工序的控制重点，直接决定半成品工序回用率的高低。造成胎面部件质量波动的因素很多，其中挤出温度的变化会造成胎面半成品尺寸不稳定[5]，口型开型比和操作方法也会在一定程度上造成部件质量波动。

我公司目前两条胎面生产线都使用热喂料挤出机进行生产，挤出设备生产厂家和型号均相同（以下简称为1#和2#生产线），但生产的胎面质量波动情况却存在明显的差异，现进行对比分析，以期有效提高胎面生产质量。

1 挤出胎面质量波动测量

以矿山轮胎胎面胶为例，1#和2#生产线生产的胎面质量分布和合格率测量结果如表1所示。

表1 两条生产线生产的胎面质量分布和合格率测量结果

从表1可以看出：质量波动范围为±100 g时，1#生产线生产的胎面质量合格率为49.81%，而2#生产线的合格率则达到77.35%；质量波动范围为±200 g时，1#和2#生产线的胎面质量合格率分别为81.25%和96.19%；质量波动范围为±300 g时，1#和2#生产线的胎面质量合格率则分别达到95.26%和99.98%。由此可见，两条生产线生产的胎面质量波动情况存在明显的差异。

两条生产线生产的胎面质量均呈正态分布，2#生产线生产的胎面质量分布集中，而1#生产线生产的胎面质量分布相对离散。

2 原因分析

从生产计划排产量、口型开型比、胎面挤出排胶和收取温度以及联动线质量控制方式方面进行分析，查找胎面质量分布离散的原因。

2.1 生产计划排产量

两条生产线近期生产计划排产量对比如表2所示。

表2 两条生产线近期生产计划排产量对比 条

从表2可以看出，1#生产线10个批次平均排产量为245条，其中4个批次排产量不足100条，批次产量小，切换频繁，造成更多开头和结尾的胎面返用，从而对胎面质量波动产生影响。

2#生产线10个批次平均排产量为458条，是1#生产线平均排产量的1.87倍，且10个批次排产量均超过100条。由于2#生产线胎面规格切换次数小，开头和结尾的胎面返用较少，从而质量波动更小。

2.2 口型开型比

1#和2#生产线终口型肩宽开型比分别为89.4%和88.4%。两条生产线生产的胎面尺寸如图1所示。

图1 两条生产线生产的胎面尺寸

1#和2#生产线生产的胎面断面面积分别为6 987.2和6 952.4 mm2，质量分别为24.39和24.29 kg，二者基本相同。

由此可见，两条生产线终口型肩宽开型比相差不大，不会对挤出胎面质量造成显著影响。

对两条生产线的预口型和生产的基部胶断面尺寸也进行了测量对比，各基准点数据差异较小。

终上所述，两条生产线生产的胎面及基部胶尺寸基本一致，挤出口型开型比设计不是胎面质量波动的影响因素。

2.3 胎面挤出排胶和收取温度

从供胶温度来看，Φ250 mm热喂料挤出机可以保持胶料温度在104.5 ℃，两条生产线温度无差异，符合工艺要求；1#和2#生产线喂料口出胶温度分别为84.8和88.8 ℃，相差4 ℃。1#生产线供胶温度偏低，致使胎面胶料塑化略差于2#生产线[6]，且1#生产线属老设备，温度控制方面要差于2#生产线，造成胶料温度偏低，使胎面质量波动较大。

胎面挤出排胶、冷却段和收取温度对比如表3所示。

表3 胎面挤出排胶、冷却段和收取温度对比 ℃

我公司冷却水槽分为4个冷却段，从冷却段温度来看，2#生产线水槽平均温度比1#生产线低16.1℃，部件收取温度相应比1#生产线低6.1 ℃，胎面部件在2#生产线冷却水槽中冷却更充分，部件收缩更稳定，收取质量相应更稳定。

2.4 联动线参数

2.4.1 联动线速度

联动线速度对比如表4所示。从表4可以看出，两条生产线Φ250 mm螺杆使用相同转速时，联动线速度基本一致。

表4 联动线速度对比

2.4.2 胎面收缩量

胎面收缩量对比如表5所示。从表5可以看出，1#生产线生产的胎面300 mm定长收缩测试在裁刀后收缩至281 mm，最终收缩率为5.7%，2#生产线生产的胎面在裁刀后收缩至245 mm，最终收缩率为18.3%，比1#生产线胎面收缩率增大12.6%，较高的收缩率使部件在联动线上运行时收缩更充分，质量波动相对较小。

表5 胎面收缩量对比

2.4.3 裁断长度

裁断长度对比如表6所示。从表6可以看出，1#生产线裁断长度极差达到14 mm，而2#生产线裁断长度极差只有5 mm，由于联动线收缩量设置的不一样，造成两条生产线裁断长度稳定性差异。

表6 裁断长度对比 mm

2.4.4 联动线质量控制方式

1#生产线控制胎面质量可调整米秤段速度、米秤段后至裁断前速度和收缩段速度（收缩段有4个电动机，利用4段递减速度控制部件收缩情况），而2#生产线只可调整米秤段后至裁断前速度和收缩段速度。两条生产线设备如图2和3所示。

图2 1#生产线设备

图3 2#生产线设备

1#生产线通过设备改造，将米秤前浮动辊拆除。2#生产线米秤前有浮动辊，米秤前后速度自适应，无法通过人工调节米秤段速度。

综上所述，1#生产线单次生产量和300 mm定长收缩率小是导致胎面质量分布更离散的主要原因，而挤出供胶温度偏低和胎面收取温度较高则是次要原因。

3 解决措施

（1）对1#生产线更大程度地提高生产计划排产量，有效减少胎面头尾质量波动情况。

（2）提高1#生产线胎面挤出机各温控点温度5～10 ℃，使胶料塑化更均匀，有效减小胎面质量波动。

（3）1#生产线通过采取增加冷却塔等措施，降低冷却水温度，从而降低胎面部件收取温度，稳定收取胎面质量。

4 结语

通过对比分析两条轮胎胎面复合挤出生产线的胎面质量波动情况，针对两条生产线的特点，提出了提高生产计划排产量、提高挤出机各温控点温度和降低胎面部件收取温度等有效改进措施，大大提高了胎面质量合格率。