輪胎的結(jié)構(gòu)、制造過(guò)程、配方配制

1839年，美國(guó)人查爾斯·固特異發(fā)明了橡膠硫化技術(shù)，使橡膠具有更好的彈性、耐熱性和拉伸強(qiáng)度，并且不溶于有機(jī)溶劑。正是橡膠硫化技術(shù)的發(fā)明，使得輪胎制造技術(shù)發(fā)展迅速，開發(fā)出性能更好、耐久性更強(qiáng)的輪胎。與100多年前相比，如今的輪胎設(shè)計(jì)和制造技術(shù)取得了翻天覆地的進(jìn)步，各方面性能早已突飛猛進(jìn)。今天，我們將走進(jìn)德國(guó)漢（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）諾威馬牌輪胎中心，了解馬牌輪胎如何將工匠精神融入輪胎工藝。由于照片不能在R&D中心內(nèi)拍攝，本文將以官方地圖介紹。

●第一眼看到馬牌輪胎R&D中心

馬牌輪胎在全球有五個(gè)基地，分別位于美國(guó)北卡羅來(lái)納州夏洛特市、美國(guó)密歇根州奧本山市、德國(guó)漢諾威市、德國(guó)薩克森州、斯洛伐克普喬夫市和馬來(lái)西亞佩塔林加亞市。我們參觀了德國(guó)薩克森漢諾威最古老的輪胎R&D中心。

如果想在地圖上查詢德國(guó)馬胎研究中心，可以輸入“J & # 228德國(guó)漢諾威30419德康30號(hào)”。R&D中心的紅磚墻散發(fā)出強(qiáng)烈的歷史感。事實(shí)上，其內(nèi)部的R&D設(shè)備已經(jīng)被現(xiàn)代設(shè)備所取代，以實(shí)現(xiàn)高效的產(chǎn)品研發(fā)。

●輪胎不僅僅是一塊黑色的橡膠。

要了解輪胎的研發(fā)過(guò)程，首先要了解輪胎的結(jié)構(gòu)。輪胎不完全是橡膠，內(nèi)部不同位置有胎圈、簾線、鋼絲帶。輪胎上不同位置的橡膠會(huì)采用不同的配方。例如，輪胎的內(nèi)襯里和胎面會(huì)采用不同的配方。內(nèi)襯更注重氣密性，而胎面則應(yīng)考慮耐磨性、制動(dòng)性等綜合性能。下圖為普通乘用車輪胎的解剖結(jié)構(gòu)。

●輪胎制造工藝簡(jiǎn)述

輪胎的主要原材料包括構(gòu)成簾布層的簾線、構(gòu)成鋼帶的鋼絲以及各種配方的橡膠。輪胎的生產(chǎn)涉及大約10種不同的橡膠，包括15-20種不同的成分。這些部件包括氣密層、簾布層、三角帶、胎側(cè)、緩沖層、胎冠層、胎面等。每組通過(guò)裝配工藝由輪胎毛坯組成，然后通過(guò)硫化工藝對(duì)毛坯進(jìn)行加熱、加壓、硫化，形成輪胎成品。成品輪胎經(jīng)外觀檢查和機(jī)器檢查合格后才能出廠。

我們?cè)谳喬ネ獗砻婵吹降膱D案是在硫化過(guò)程中通過(guò)模具壓印在胎坯表面的。硫化作為輪胎生產(chǎn)的最后一道工序，可以增強(qiáng)組成輪胎的各種橡膠的彈性、耐熱性、耐溶劑性和耐腐蝕性，具有汽車輪胎所需要的優(yōu)異物理機(jī)械性能。

●配方開發(fā)就像在面包店烤面包。

首先，我們參觀了制造輪胎橡膠試樣的“混煉室”，中文翻譯為“橡膠共混實(shí)驗(yàn)室”。工程師將在這里使用天然橡膠、聚丁二烯橡膠、硅膠、炭黑、軟化劑等材料制作各種橡膠樣品，供檢測(cè)部門進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，性能優(yōu)異的樣品將應(yīng)用于批量生產(chǎn)的輪胎產(chǎn)品。

在構(gòu)成輪胎橡膠的所有材料中，天然橡膠的“變數(shù)”最多。天然橡膠的理化性能因產(chǎn)地和年份的不同而存在較大差異，在一定程度上影響最終輪胎產(chǎn)品的性能。為了保證最終輪胎產(chǎn)品的質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性，混煉室的工程師需要根據(jù)現(xiàn)有輪胎產(chǎn)品的配方，定期將世界各地的天然橡膠與其他材料混合制成橡膠樣品，供測(cè)試部門進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

混合的橡膠材料將被機(jī)器加熱和熔化，并攪拌形成柔軟的黑色混合物。隨后，黑色混合物將被輥壓平，形成平板橡膠。切割后，這些橡膠片將被放入模具中進(jìn)行熱處理，最終生成測(cè)試部門要求的測(cè)試樣品規(guī)格。

實(shí)驗(yàn)室里制造輪胎橡膠的材料有上萬(wàn)種，包括各種天然橡膠、炭黑、硅膠等。具體的橡膠配方樣品可根據(jù)客戶的需求制作。).

耐久性測(cè)試、拆檢、X光檢查、花紋雕刻

●耐久性實(shí)驗(yàn)室——用巨大輪轂測(cè)試輪胎耐磨性的地方。

隨著車輛的行駛，輪胎表面的橡膠會(huì)不斷磨損，胎面會(huì)逐漸變薄。輪胎胎面變薄、胎面磨損均勻不僅會(huì)影響輪胎的抓地力、滾動(dòng)阻力等特性，還會(huì)影響行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音。

耐久性實(shí)驗(yàn)室通過(guò)輪轂和輪轂上的砂紙模擬輪胎在實(shí)際路面上的行駛狀況，觀察輪胎實(shí)際行駛一定里程后各種性能的衰減和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，從而優(yōu)化材料、花紋設(shè)計(jì)等方面，使輪胎產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的性能更加穩(wěn)定。

一個(gè)輪轂對(duì)應(yīng)六個(gè)輪胎，安裝在輪胎上的支架可以通過(guò)調(diào)整角度來(lái)模擬車輛懸架的定位參數(shù)，通過(guò)調(diào)整輪胎與輪轂之間的壓力來(lái)模擬車輛的重量，使耐久性試驗(yàn)更接近真實(shí)情況。

●輪胎分析實(shí)驗(yàn)室-測(cè)試輪胎解剖室

輪胎產(chǎn)品批量生產(chǎn)前，測(cè)試樣品將進(jìn)行各種性能測(cè)試。)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行批量生產(chǎn)。完成各種測(cè)試的輪胎將被運(yùn)送到輪胎分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。該實(shí)驗(yàn)室的工程師將首先檢查測(cè)試輪胎的外觀，并記錄各種參數(shù)和損壞或異常磨損。然后對(duì)試驗(yàn)輪胎進(jìn)行“解剖”，看內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，就要找出原因，改進(jìn)配方或工藝。

正常情況下，輪胎內(nèi)部零件應(yīng)緊密連接。如果零件相互分離，說(shuō)明輪胎產(chǎn)品有問(wèn)題，需要進(jìn)一步的問(wèn)題分析。

無(wú)論是乘用車輪胎還是商用車輪胎，檢測(cè)后的破壞性拆卸檢查都是必要的。但是商用車輪胎尺寸大，各個(gè)部件的強(qiáng)度都比乘用車輪胎高，人工拆卸的勞動(dòng)強(qiáng)度太大。在這個(gè)輪胎分析實(shí)驗(yàn)室里，還有一個(gè)專門拆卸商用車輪胎的設(shè)備，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

●輪胎研發(fā)專用x光機(jī)

當(dāng)人們?nèi)メt(yī)院看病時(shí)，醫(yī)生可能會(huì)根據(jù)診斷的需要，要求病人進(jìn)行x光檢查。x光機(jī)可以通過(guò)圖像在膠片上顯示患者身體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而為醫(yī)生的判斷提供參考。x光機(jī)也將用于輪胎研發(fā)。

●德國(guó)企業(yè)不可或缺的工匠精神——輪胎花紋手工雕刻

對(duì)于開發(fā)階段的一些輪胎，馬牌不會(huì)做壓花圖案的模具，因?yàn)槌杀咎?，不符合?jīng)濟(jì)原則。這些正在開發(fā)的輪胎有很大一部分是由專門的輪胎雕刻師一個(gè)一個(gè)雕刻出來(lái)的。

手工雕刻的輪胎花紋也必須達(dá)到一定的精度，這樣才能在實(shí)際的輪胎測(cè)試中驗(yàn)證花紋設(shè)計(jì)對(duì)輪胎性能的影響。馬牌規(guī)定手工雕刻輪胎花紋的誤差必須控制在0.2 mm以內(nèi)。

但由于橡膠配方的限制，自動(dòng)雕刻機(jī)無(wú)法為了提速而無(wú)限提高刀盤溫度。因?yàn)榈额^溫度過(guò)高會(huì)改變橡膠原有的性能，影響后續(xù)測(cè)試的準(zhǔn)確性。因此，雖然自動(dòng)雕刻機(jī)可以連續(xù)工作，但由于橡膠配方的限制，工作速度無(wú)法超過(guò)人類太多。馬品牌的輪胎雕刻室有16臺(tái)雕刻機(jī)和幾臺(tái)自動(dòng)雕刻機(jī)，每年可雕刻多達(dá)2000個(gè)輪胎，包括概念輪胎和新開發(fā)的量產(chǎn)輪胎。

全文摘要:

R&D和輪胎的制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的開發(fā)系統(tǒng)和流程遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜。參觀馬牌R&D中心只是一瞥。但即便如此，我們也可以看到馬牌作為百年輪胎企業(yè)在技術(shù)上的傳承，比如手工雕刻輪胎花紋的傳承就是一個(gè)很好的例子。馬品牌完整的輪胎研發(fā)制造體系經(jīng)過(guò)一百多年的“淬火”，已經(jīng)非常成熟，這是其產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定的保證。展望未來(lái)10年，輪胎技術(shù)不會(huì)突飛猛進(jìn)，輪胎性能的增長(zhǎng)會(huì)非常緩慢。但隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的崛起，對(duì)低滾動(dòng)阻力、輕量化輪胎的需求將會(huì)增加，這將成為未來(lái)10年馬牌輪胎的重要研發(fā)方向。