眾所周知：輪胎硫化需三個必要條件—溫度、壓力、時間。其中，時間決定效率，故時間即金錢。那么，怎樣縮短硫化時間呢？首選膠料配方；次之，工藝參數(shù)；再者，操作工況。期間，都必須與溫度和壓力優(yōu)先匹配。 當然，此硫化三要素，不管如何優(yōu)選，還得靠機模保證。要不怎么說：“機器是制造業(yè)的脊梁?！? 本文重點討論輪胎硫化的介質(zhì)和硫化機，并著重談及本人參與的革新、更新和創(chuàng)新。 歷史的演變和遺憾 凡提及輪胎硫化，必涉及加熱和加壓，而其介質(zhì)，又全是蒸汽和過熱水。然而，它們最大欠缺—-溫壓相互關(guān)聯(lián)。故不能單項自由調(diào)選。為補救溫度適宜，而壓力不及，近年來的一項重大革新—-在蒸汽中充壓氮氣，從而可在最佳硫化溫度下，不增溫而又能增壓。但充氮后，因蒸汽局部冷凝，致使溫度不均，硫化不均，此難點一直存留至今。 談及輪胎硫化裝備，其歷史上的最大改變，就是“以機代罐”。從此，不僅提高了硫化質(zhì)量，更實現(xiàn)了機械化和自動化。然而，雙模硫化機，已應(yīng)用了近百年。雖然仍在不斷增新，但圍繞機器本身，如：中心機構(gòu)不斷改進，運動和控制的精度不斷提高，尤其是傳動的機械連桿變液壓系統(tǒng)，再加上開合模的垂直升降等。 應(yīng)該說，這些增新和革新是非常必要的，也是及時有效的。都應(yīng)算做重大變革，功不可沒。只不過，硫化的傳統(tǒng)介質(zhì)尚未更新，個體的單機和雙模尚待創(chuàng)新。 可見，輪胎硫化的歷史演變，仍然留下三大遺憾：（1）硫化三要素尚不能自由調(diào)節(jié)和單選，從而，為其智能化控制和操作條件的的優(yōu)選，留下難點；（2）硫化聯(lián)動生產(chǎn)線尚未實現(xiàn)，從而，個體間歇操作的非連續(xù)性和不穩(wěn)定性，仍然留有批產(chǎn)質(zhì)量的隱患；（3）高容量罐式多模硫化尚待革新，否則，硫化產(chǎn)量和工效都難以進一步提高。 針對輪胎硫化演變的三點遺憾，我兼任院長的青島國人橡膠研究院，已經(jīng)初步完成了“三步革新”：第一步，為提高裝機容量和工效，研制成功“膠囊定型多模罐式硫化機”，與雙模硫化機相比，其產(chǎn)量和投資，提高5倍和節(jié)省70%。成果獲青島市科技進步一等獎，并列為國家重點新產(chǎn)品。現(xiàn)已售出過百臺，不僅用于硫化斜交輪胎和工程胎，還可用于子午胎（天津諾曼地三王輪胎），取得顯著的社會與經(jīng)濟效益。第二步，為淘汰過熱水和蒸汽，研制成功“氮氣加遠紅外熱壓硫化新技術(shù)”?，F(xiàn)已成功的率先用于“移模注射大型丁基膠囊罐式硫化裝置”上，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。第三步，是此兩個成果的綜合，研制成功“液壓多模氮氣直熱全自動輪胎硫化生產(chǎn)線”。在此主要介紹后兩者。 氮氣的熱壓與進化 本生產(chǎn)線采用高壓純熱氮氣，直接沖入膠囊硫化輪胎，比傳統(tǒng)輪胎硫化省掉過熱水，硫化成本降低47%，維護費用可減少7/8，也比近年來新開發(fā)的蒸汽充氮氣（蒸汽加熱，氮氣增壓）的混合介質(zhì)硫化法，省掉蒸汽，且無蒸汽冷凝的弊端。更因無熱氧老化，可使膠囊的壽命提高1倍半，用于硫化載重輪胎，每罐10條，比雙模硫化機提高5倍，又因提高了輪胎硫化的內(nèi)外壓，硫化質(zhì)量也優(yōu)于現(xiàn)行的硫化法，經(jīng)耐久實驗對比，127小時，仍然完好。經(jīng)用戶使用證明，本生產(chǎn)線投資少，見效快，且節(jié)能節(jié)水無污染。仍按年產(chǎn)三十萬條標胎計算，投資可比雙模節(jié)省2/3，減少廠房占地4/5，且每條輪胎降低成本六元。 本生產(chǎn)線硫化過程如下： 1． 制氮機從空氣中提取氮氣（氮氣95%，不含氧氣），并收集在儲氣罐內(nèi)，壓力為：0.75Mpa; 2． 將儲氣罐里的氮氣送入壓縮機并加壓到3Mpa; 3． 將加壓后的氮氣一次加熱，使溫度達到110°C，送入儲壓罐，同時胎坯用0.02-0.2Mpa均勻定型并裝入模具中； 4． 將儲壓罐的氮氣送到一次氮氣管路并降壓1.2-1.8Mpa,使之通過定型的膠囊，該過程持續(xù)1-2min,使膠囊內(nèi)充滿純凈的氮氣并完成膠囊與胎的預熱； 5． 儲壓罐的氮氣進入二次管路中并進行二次加熱，使之溫度達到180°C； 6． 利用專用循環(huán)裝置使高溫高壓氮氣開始在膠囊內(nèi)循環(huán)，以保證輪胎硫化所需的溫度壓力和時間。 氮氣硫化經(jīng)濟效益明顯，與蒸汽和過熱水硫化相比，可節(jié)水100%，節(jié)氣100%，節(jié)能50%，節(jié)時20%。與蒸汽充氮氣硫化相比，最突出的特點是氮氣不含水且不含氧，可以循環(huán)使用。 熱氮硫化可用于單模，雙模和多模硫化，特別適于我院新開發(fā)的液壓連座多模硫化自動生產(chǎn)線，能明顯提高輪胎的產(chǎn)量和質(zhì)量，還可隨時單獨調(diào)節(jié)氮氣的壓力與溫度，以滿足不同輪胎結(jié)構(gòu)與配方的要求。 由上可見，氮氣硫化具有傳統(tǒng)介質(zhì)所沒有的獨特優(yōu)點，故具有很好的應(yīng)用前景 硫化多模和連座 這是一條液壓連座多模硫化全自動生產(chǎn)線，主要用于全鋼載重子午胎的連續(xù)硫化，可適應(yīng)氮氣也可用蒸汽，也適于老廠改造，能完成自動裝胎，定型，硫化，卸胎等一系列工藝操作，可實現(xiàn)單機自動循環(huán)及全線聯(lián)動智能化生產(chǎn)。并實現(xiàn)硫化溫度，壓力和時間等參數(shù)的優(yōu)選，檢測，調(diào)控，記錄，存檔和打印等諸多功能。本生產(chǎn)線設(shè)計成液壓式多立座中心機構(gòu)，半罐式上罩等聯(lián)動機構(gòu)。共6組12臺液壓硫化主機，一個液壓站和一套主控計算機。每6組機體配套一個機械手和小車，配6組管路和電控系統(tǒng)。利用PLC和溫度及壓力傳感器與上位機，再通過組態(tài)軟件實現(xiàn)所有硫化過程及設(shè)備狀態(tài)的中央集中和遠程監(jiān)控。 本生產(chǎn)線的主要創(chuàng)新點 ◆ 以線代機，機模連座。符合現(xiàn)代輪胎制造業(yè)的發(fā)展趨勢，可實現(xiàn)機械化，自動化，聯(lián)動化和智能化，并能與煉膠和成型等工序一起實現(xiàn)工業(yè)集中控制。 原來第一步開發(fā)的以罐代機，是用膠囊機外定型保證精度，再裝罐實現(xiàn)多模硫化，只靠增加裝機容量以提高工效。但人工操作多勞動強度大，故無法實現(xiàn)聯(lián)動化，更談不上自動化。 ◆ 開式液壓，直熱硫化。本生產(chǎn)線12套硫化主機共用一套開式液壓站，既確保液壓雙模硫化機的精確動作，又省掉各自的閉路液壓系統(tǒng)。直熱式無需各自的蒸汽室，是在活絡(luò)模上設(shè)計了迷宮式加熱套，硫化介質(zhì)進入此套及上下模板，即可加熱并保溫循環(huán)。 ◆ 更新介質(zhì)，革新裝備。用純熱氮氣作為硫化介質(zhì)，可以淘汰蒸汽和過熱水，用多模連座既更新了以罐代機又革新了以機代罐，是自主開發(fā)并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲7項專利。 結(jié)論： 本生產(chǎn)線用于輪胎制造業(yè)，投資少，產(chǎn)量高，質(zhì)量好。既適于新建，也適于改擴建。年產(chǎn)30萬全鋼載重子午胎，用此硫化線，投資僅需480萬元，約為傳統(tǒng)雙模硫化機的1/7，還可節(jié)約廠房建設(shè)1/3。如何應(yīng)對輪胎業(yè)的產(chǎn)能過剩和殺價競爭？只能是，造價低，工效高，投資省和質(zhì)量上乘。 信息來源于:佳工機電網(wǎng)