復(fù)合擠出生產(chǎn)線胎面部件質(zhì)量波動(dòng)原因?qū)Ρ确治?/h1>
2022-07-20 06:23王廣成張斌武
輪胎工業(yè) 2022年5期
吳 越，王廣成，張斌武
[雙錢集團(tuán)（新疆）昆侖輪胎有限公司，新疆 烏魯木齊 831400]
在輪胎生產(chǎn)過程中，混煉膠料在螺桿擠出機(jī)中經(jīng)塑化通過口型定尺寸擠出，經(jīng)過聯(lián)動(dòng)線拉伸、冷卻、裁斷，生產(chǎn)出滿足質(zhì)量要求的胎面部件[1-4]。胎面是輪胎的重要組成部件之一，而胎面部件的質(zhì)量控制一直是半成品工序的控制重點(diǎn)，直接決定半成品工序回用率的高低。造成胎面部件質(zhì)量波動(dòng)的因素很多，其中擠出溫度的變化會(huì)造成胎面半成品尺寸不穩(wěn)定[5]，口型開型比和操作方法也會(huì)在一定程度上造成部件質(zhì)量波動(dòng)。
我公司目前兩條胎面生產(chǎn)線都使用熱喂料擠出機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，擠出設(shè)備生產(chǎn)廠家和型號(hào)均相同（以下簡稱為1#和2#生產(chǎn)線），但生產(chǎn)的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況卻存在明顯的差異，現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析，以期有效提高胎面生產(chǎn)質(zhì)量。
1 擠出胎面質(zhì)量波動(dòng)測(cè)量
以礦山輪胎胎面膠為例，1#和2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布和合格率測(cè)量結(jié)果如表1所示。
表1 兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布和合格率測(cè)量結(jié)果
從表1可以看出：質(zhì)量波動(dòng)范圍為±100 g時(shí)，1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量合格率為49.81%，而2#生產(chǎn)線的合格率則達(dá)到77.35%；質(zhì)量波動(dòng)范圍為±200 g時(shí)，1#和2#生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量合格率分別為81.25%和96.19%；質(zhì)量波動(dòng)范圍為±300 g時(shí)，1#和2#生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量合格率則分別達(dá)到95.26%和99.98%。由此可見，兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況存在明顯的差異。
兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量均呈正態(tài)分布，2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布集中，而1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布相對(duì)離散。
2 原因分析
從生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量、口型開型比、胎面擠出排膠和收取溫度以及聯(lián)動(dòng)線質(zhì)量控制方式方面進(jìn)行分析，查找胎面質(zhì)量分布離散的原因。
2.1 生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量
兩條生產(chǎn)線近期生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量對(duì)比如表2所示。
表2 兩條生產(chǎn)線近期生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量對(duì)比 條
從表2可以看出，1#生產(chǎn)線10個(gè)批次平均排產(chǎn)量為245條，其中4個(gè)批次排產(chǎn)量不足100條，批次產(chǎn)量小，切換頻繁，造成更多開頭和結(jié)尾的胎面返用，從而對(duì)胎面質(zhì)量波動(dòng)產(chǎn)生影響。
2#生產(chǎn)線10個(gè)批次平均排產(chǎn)量為458條，是1#生產(chǎn)線平均排產(chǎn)量的1.87倍，且10個(gè)批次排產(chǎn)量均超過100條。由于2#生產(chǎn)線胎面規(guī)格切換次數(shù)小，開頭和結(jié)尾的胎面返用較少，從而質(zhì)量波動(dòng)更小。
2.2 口型開型比
1#和2#生產(chǎn)線終口型肩寬開型比分別為89.4%和88.4%。兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面尺寸如圖1所示。
圖1 兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面尺寸
1#和2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面斷面面積分別為6 987.2和6 952.4 mm2，質(zhì)量分別為24.39和24.29 kg，二者基本相同。
由此可見，兩條生產(chǎn)線終口型肩寬開型比相差不大，不會(huì)對(duì)擠出胎面質(zhì)量造成顯著影響。
對(duì)兩條生產(chǎn)線的預(yù)口型和生產(chǎn)的基部膠斷面尺寸也進(jìn)行了測(cè)量對(duì)比，各基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)差異較小。
終上所述，兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面及基部膠尺寸基本一致，擠出口型開型比設(shè)計(jì)不是胎面質(zhì)量波動(dòng)的影響因素。
2.3 胎面擠出排膠和收取溫度
從供膠溫度來看，Φ250 mm熱喂料擠出機(jī)可以保持膠料溫度在104.5 ℃，兩條生產(chǎn)線溫度無差異，符合工藝要求；1#和2#生產(chǎn)線喂料口出膠溫度分別為84.8和88.8 ℃，相差4 ℃。1#生產(chǎn)線供膠溫度偏低，致使胎面膠料塑化略差于2#生產(chǎn)線[6]，且1#生產(chǎn)線屬老設(shè)備，溫度控制方面要差于2#生產(chǎn)線，造成膠料溫度偏低，使胎面質(zhì)量波動(dòng)較大。
胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對(duì)比如表3所示。
表3 胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對(duì)比 ℃
我公司冷卻水槽分為4個(gè)冷卻段，從冷卻段溫度來看，2#生產(chǎn)線水槽平均溫度比1#生產(chǎn)線低16.1℃，部件收取溫度相應(yīng)比1#生產(chǎn)線低6.1 ℃，胎面部件在2#生產(chǎn)線冷卻水槽中冷卻更充分，部件收縮更穩(wěn)定，收取質(zhì)量相應(yīng)更穩(wěn)定。
2.4 聯(lián)動(dòng)線參數(shù)
2.4.1 聯(lián)動(dòng)線速度
聯(lián)動(dòng)線速度對(duì)比如表4所示。從表4可以看出，兩條生產(chǎn)線Φ250 mm螺桿使用相同轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)動(dòng)線速度基本一致。
表4 聯(lián)動(dòng)線速度對(duì)比
2.4.2 胎面收縮量
胎面收縮量對(duì)比如表5所示。從表5可以看出，1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面300 mm定長收縮測(cè)試在裁刀后收縮至281 mm，最終收縮率為5.7%，2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面在裁刀后收縮至245 mm，最終收縮率為18.3%，比1#生產(chǎn)線胎面收縮率增大12.6%，較高的收縮率使部件在聯(lián)動(dòng)線上運(yùn)行時(shí)收縮更充分，質(zhì)量波動(dòng)相對(duì)較小。
表5 胎面收縮量對(duì)比
2.4.3 裁斷長度
裁斷長度對(duì)比如表6所示。從表6可以看出，1#生產(chǎn)線裁斷長度極差達(dá)到14 mm，而2#生產(chǎn)線裁斷長度極差只有5 mm，由于聯(lián)動(dòng)線收縮量設(shè)置的不一樣，造成兩條生產(chǎn)線裁斷長度穩(wěn)定性差異。
表6 裁斷長度對(duì)比 mm
2.4.4 聯(lián)動(dòng)線質(zhì)量控制方式
1#生產(chǎn)線控制胎面質(zhì)量可調(diào)整米秤段速度、米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度（收縮段有4個(gè)電動(dòng)機(jī)，利用4段遞減速度控制部件收縮情況），而2#生產(chǎn)線只可調(diào)整米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度。兩條生產(chǎn)線設(shè)備如圖2和3所示。
圖2 1#生產(chǎn)線設(shè)備
圖3 2#生產(chǎn)線設(shè)備
1#生產(chǎn)線通過設(shè)備改造，將米秤前浮動(dòng)輥拆除。2#生產(chǎn)線米秤前有浮動(dòng)輥，米秤前后速度自適應(yīng)，無法通過人工調(diào)節(jié)米秤段速度。
綜上所述，1#生產(chǎn)線單次生產(chǎn)量和300 mm定長收縮率小是導(dǎo)致胎面質(zhì)量分布更離散的主要原因，而擠出供膠溫度偏低和胎面收取溫度較高則是次要原因。
3 解決措施
（1）對(duì)1#生產(chǎn)線更大程度地提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量，有效減少胎面頭尾質(zhì)量波動(dòng)情況。
（2）提高1#生產(chǎn)線胎面擠出機(jī)各溫控點(diǎn)溫度5～10 ℃，使膠料塑化更均勻，有效減小胎面質(zhì)量波動(dòng)。
（3）1#生產(chǎn)線通過采取增加冷卻塔等措施，降低冷卻水溫度，從而降低胎面部件收取溫度，穩(wěn)定收取胎面質(zhì)量。
4 結(jié)語
通過對(duì)比分析兩條輪胎胎面復(fù)合擠出生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況，針對(duì)兩條生產(chǎn)線的特點(diǎn)，提出了提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量、提高擠出機(jī)各溫控點(diǎn)溫度和降低胎面部件收取溫度等有效改進(jìn)措施，大大提高了胎面質(zhì)量合格率。
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我公司目前兩條胎面生產(chǎn)線都使用熱喂料擠出機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，擠出設(shè)備生產(chǎn)廠家和型號(hào)均相同（以下簡稱為1#和2#生產(chǎn)線），但生產(chǎn)的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況卻存在明顯的差異，現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析，以期有效提高胎面生產(chǎn)質(zhì)量。
1 擠出胎面質(zhì)量波動(dòng)測(cè)量
以礦山輪胎胎面膠為例，1#和2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布和合格率測(cè)量結(jié)果如表1所示。
表1 兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布和合格率測(cè)量結(jié)果
從表1可以看出：質(zhì)量波動(dòng)范圍為±100 g時(shí)，1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量合格率為49.81%，而2#生產(chǎn)線的合格率則達(dá)到77.35%；質(zhì)量波動(dòng)范圍為±200 g時(shí)，1#和2#生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量合格率分別為81.25%和96.19%；質(zhì)量波動(dòng)范圍為±300 g時(shí)，1#和2#生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量合格率則分別達(dá)到95.26%和99.98%。由此可見，兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況存在明顯的差異。
兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量均呈正態(tài)分布，2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布集中，而1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面質(zhì)量分布相對(duì)離散。
2 原因分析
從生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量、口型開型比、胎面擠出排膠和收取溫度以及聯(lián)動(dòng)線質(zhì)量控制方式方面進(jìn)行分析，查找胎面質(zhì)量分布離散的原因。
2.1 生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量
兩條生產(chǎn)線近期生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量對(duì)比如表2所示。
表2 兩條生產(chǎn)線近期生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量對(duì)比 條
從表2可以看出，1#生產(chǎn)線10個(gè)批次平均排產(chǎn)量為245條，其中4個(gè)批次排產(chǎn)量不足100條，批次產(chǎn)量小，切換頻繁，造成更多開頭和結(jié)尾的胎面返用，從而對(duì)胎面質(zhì)量波動(dòng)產(chǎn)生影響。
2#生產(chǎn)線10個(gè)批次平均排產(chǎn)量為458條，是1#生產(chǎn)線平均排產(chǎn)量的1.87倍，且10個(gè)批次排產(chǎn)量均超過100條。由于2#生產(chǎn)線胎面規(guī)格切換次數(shù)小，開頭和結(jié)尾的胎面返用較少，從而質(zhì)量波動(dòng)更小。
2.2 口型開型比
1#和2#生產(chǎn)線終口型肩寬開型比分別為89.4%和88.4%。兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面尺寸如圖1所示。
圖1 兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面尺寸
1#和2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面斷面面積分別為6 987.2和6 952.4 mm2，質(zhì)量分別為24.39和24.29 kg，二者基本相同。
由此可見，兩條生產(chǎn)線終口型肩寬開型比相差不大，不會(huì)對(duì)擠出胎面質(zhì)量造成顯著影響。
對(duì)兩條生產(chǎn)線的預(yù)口型和生產(chǎn)的基部膠斷面尺寸也進(jìn)行了測(cè)量對(duì)比，各基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)差異較小。
終上所述，兩條生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面及基部膠尺寸基本一致，擠出口型開型比設(shè)計(jì)不是胎面質(zhì)量波動(dòng)的影響因素。
2.3 胎面擠出排膠和收取溫度
從供膠溫度來看，Φ250 mm熱喂料擠出機(jī)可以保持膠料溫度在104.5 ℃，兩條生產(chǎn)線溫度無差異，符合工藝要求；1#和2#生產(chǎn)線喂料口出膠溫度分別為84.8和88.8 ℃，相差4 ℃。1#生產(chǎn)線供膠溫度偏低，致使胎面膠料塑化略差于2#生產(chǎn)線[6]，且1#生產(chǎn)線屬老設(shè)備，溫度控制方面要差于2#生產(chǎn)線，造成膠料溫度偏低，使胎面質(zhì)量波動(dòng)較大。
胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對(duì)比如表3所示。
表3 胎面擠出排膠、冷卻段和收取溫度對(duì)比 ℃
我公司冷卻水槽分為4個(gè)冷卻段，從冷卻段溫度來看，2#生產(chǎn)線水槽平均溫度比1#生產(chǎn)線低16.1℃，部件收取溫度相應(yīng)比1#生產(chǎn)線低6.1 ℃，胎面部件在2#生產(chǎn)線冷卻水槽中冷卻更充分，部件收縮更穩(wěn)定，收取質(zhì)量相應(yīng)更穩(wěn)定。
2.4 聯(lián)動(dòng)線參數(shù)
2.4.1 聯(lián)動(dòng)線速度
聯(lián)動(dòng)線速度對(duì)比如表4所示。從表4可以看出，兩條生產(chǎn)線Φ250 mm螺桿使用相同轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)動(dòng)線速度基本一致。
表4 聯(lián)動(dòng)線速度對(duì)比
2.4.2 胎面收縮量
胎面收縮量對(duì)比如表5所示。從表5可以看出，1#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面300 mm定長收縮測(cè)試在裁刀后收縮至281 mm，最終收縮率為5.7%，2#生產(chǎn)線生產(chǎn)的胎面在裁刀后收縮至245 mm，最終收縮率為18.3%，比1#生產(chǎn)線胎面收縮率增大12.6%，較高的收縮率使部件在聯(lián)動(dòng)線上運(yùn)行時(shí)收縮更充分，質(zhì)量波動(dòng)相對(duì)較小。
表5 胎面收縮量對(duì)比
2.4.3 裁斷長度
裁斷長度對(duì)比如表6所示。從表6可以看出，1#生產(chǎn)線裁斷長度極差達(dá)到14 mm，而2#生產(chǎn)線裁斷長度極差只有5 mm，由于聯(lián)動(dòng)線收縮量設(shè)置的不一樣，造成兩條生產(chǎn)線裁斷長度穩(wěn)定性差異。
表6 裁斷長度對(duì)比 mm
2.4.4 聯(lián)動(dòng)線質(zhì)量控制方式
1#生產(chǎn)線控制胎面質(zhì)量可調(diào)整米秤段速度、米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度（收縮段有4個(gè)電動(dòng)機(jī)，利用4段遞減速度控制部件收縮情況），而2#生產(chǎn)線只可調(diào)整米秤段后至裁斷前速度和收縮段速度。兩條生產(chǎn)線設(shè)備如圖2和3所示。
圖2 1#生產(chǎn)線設(shè)備
圖3 2#生產(chǎn)線設(shè)備
1#生產(chǎn)線通過設(shè)備改造，將米秤前浮動(dòng)輥拆除。2#生產(chǎn)線米秤前有浮動(dòng)輥，米秤前后速度自適應(yīng)，無法通過人工調(diào)節(jié)米秤段速度。
綜上所述，1#生產(chǎn)線單次生產(chǎn)量和300 mm定長收縮率小是導(dǎo)致胎面質(zhì)量分布更離散的主要原因，而擠出供膠溫度偏低和胎面收取溫度較高則是次要原因。
3 解決措施
（1）對(duì)1#生產(chǎn)線更大程度地提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量，有效減少胎面頭尾質(zhì)量波動(dòng)情況。
（2）提高1#生產(chǎn)線胎面擠出機(jī)各溫控點(diǎn)溫度5～10 ℃，使膠料塑化更均勻，有效減小胎面質(zhì)量波動(dòng)。
（3）1#生產(chǎn)線通過采取增加冷卻塔等措施，降低冷卻水溫度，從而降低胎面部件收取溫度，穩(wěn)定收取胎面質(zhì)量。
4 結(jié)語
通過對(duì)比分析兩條輪胎胎面復(fù)合擠出生產(chǎn)線的胎面質(zhì)量波動(dòng)情況，針對(duì)兩條生產(chǎn)線的特點(diǎn)，提出了提高生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)量、提高擠出機(jī)各溫控點(diǎn)溫度和降低胎面部件收取溫度等有效改進(jìn)措施，大大提高了胎面質(zhì)量合格率。
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