CN103286893B - 轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法及其专用内模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法及其专用内模，属于轮胎生产设备领域。由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与鼓瓦固连的鼓瓦筋板组成，并可在中心机构活塞杆驱动下实现径向胀缩，在鼓瓦表面中部开设一定深度的型腔，型腔内蓄含有相变材料，内模具上安装有电磁线圈。工作时，内模具处于胀开状态，与外模具配合共同对胎坯施以高强度的硫化压力，同时高频电流作用下的电磁线圈产生高频交变磁场，内模具鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯进行加热。当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料吸收并储藏多余的热量，从而温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要。

Description

轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法及其专用内模

技术领域

本发明涉及轮胎生产技术及设备领域，详细地讲是一种轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法及其专用内模。

背景技术

众所周知，硫化是轮胎生产制造中的一道关键工序，在这一过程中，现行方法是采用硫化胶囊与外模具配合对胎坯施以高强度的硫化压力，凭借胶囊及外模具内部蓄含的高温蒸汽（或过热水）向胎坯传递热量，在这种热压作用下胎坯胶料与硫化剂之间发生化学交联反应，最终赋予成品轮胎良好的力学性能及花纹图案。与早期的水胎定型硫化工艺相比，胶囊硫化工艺由于传热效率高而被广泛采用，但该工艺仍存在一些缺陷，如：

1.胶囊在使用时常因粘胶、尺寸设计不合理等原因出现膨胀不彻底或结构不对称等问题，导致成品轮胎质量不均匀，另外，因受半成品胶部件加工精度及成型精度影响胎坯易造成自身质量分布不均，而胶囊是柔性体，它所能提供的压力较低，无法迫使轮胎胶料在硫化过程中实现再均匀分布，质量不均严重影响成品轮胎的动平衡性及均匀性，因此采用现行硫化方法制造出的轮胎大多需要做配重；

2.硫化工序需要消耗大量的蒸汽和过热水，而这些传热介质实际被轮胎吸收利用的却很少，大部分消耗在无效的管路循环中，能源浪费严重；

3.采用蒸汽或过热水作为加热加压介质的另一缺点是温度和压力相互制约，无法实现单项自由调节，这就必须通过延长硫化时间来解决温度适宜而压力不足的问题，导致生产效率严重降低；

4.轮胎的胎肩及胎圈是较难硫化的部位，硫化时相比胎冠、胎侧等胶料层薄的部位需要更多的热量才能达到硫化平坦期，因此理想的轮胎硫化条件是胎肩、胎圈对应的热源温度高，而胎侧、胎冠所对应的热源温度低，但在实际硫化生产中，饱和蒸汽通入硫化胶囊后将热量均匀传导给胎坯，胎坯各处受热并无差异，当胎肩、胎圈部位的胶料达到硫化平坦期时，胎冠、胎侧处的胶料往往已严重过硫，这大大降低了轮胎的性能。

5.胶囊属于轮胎生产中的易耗件，平均一条胶囊只能硫化轮胎260条左右，其使用成本较高。

近年来发展起来的基于“等压变温”原理的蒸汽/氮气硫化技术，虽然在节能及提高硫化效率方面效果明显，但也带来了新的问题，在向胶囊内通入氮气后高温蒸汽会局部冷凝而沉积于胶囊底部，致使胶囊上下侧部位温度不同，从而引起传热不均，轮胎上下胎侧温差较大，轮胎硫化质量降低，无法满足高性能轮胎制造的高标准要求，虽然各轮胎厂通过优化中心机构上的喷气孔结构在一定程度上缓解了传热不均现象，但这一问题始终未能得到根本解决。

发明内容

本发明的目的在于针对上述轮胎硫化工艺中存在的问题，提供一种能源消耗少、硫化周期短、产品精度高的轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法。并提供一种结构稳固，运行安全，无需频繁更换的轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化内模。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法，其特征是，在轮胎定型硫化机中心机构上使用伸缩式金属内模，内模由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与宽鼓瓦、窄鼓瓦固连并起支撑作用的鼓瓦筋板组成，其中宽鼓瓦和窄鼓瓦沿周向相互交替排列，并可通过中心机构活塞杆驱动胀缩机构实现径向膨胀和收缩，组成鼓瓦的每块宽鼓瓦、窄鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致；硫化时，内模处于胀开状态，宽鼓瓦和窄鼓瓦紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，圆的外径等于成品轮胎的内径，卸胎时，内模的宽鼓瓦和窄鼓瓦异步收缩，最终所有窄鼓瓦收缩至内圆以内，宽鼓瓦收缩至外圆以内，其中，内圆直径＜外圆直径≤成品轮胎子口直径；在与鼓瓦筋板接触的鼓瓦表面中部开设一定深度的型腔，型腔内蓄含有相变材料；利用电磁感应加热方式对内模具的鼓瓦进行加热，每一块鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈，电磁线圈对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向；工作时，高频电流作用下的电磁线圈产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致；当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料吸收并储藏多余的热量，从而使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证轮胎整体硫化质量。

本发明还可通过如下措施来实现：在与鼓瓦贴合的筋板表面开设横向沟槽，沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，每个沟槽内埋设电磁线圈，每块鼓瓦上的所有电磁线圈的电感量相同；工作时，电磁线圈产生磁力线沿鼓瓦横向环绕的高频磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，由于位于鼓瓦筋板两侧的线圈结构相同，因此产生的高频磁场相同，鼓瓦两侧温升一致。

一种用于前述轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征是，由内模具和加热装置组成，所述内模具包括胀缩机构和传动机构，胀缩机构由窄瓦胀缩机构和宽瓦胀缩机构组成，窄瓦胀缩机构包括窄鼓瓦、窄瓦筋板、窄瓦上连杆、窄瓦下连杆、窄瓦短连杆，宽瓦胀缩机构包括宽鼓瓦、宽瓦筋板、宽瓦上连杆、宽瓦下连杆、宽瓦短连杆；传动机构包括底座、内轴套、外轴套、轴端支座环，窄鼓瓦与窄瓦筋板通过螺纹固定连接，窄瓦筋板通过铰支座分别与窄瓦上连杆、窄瓦下连杆的一端相连，窄瓦上连杆另一端铰接于轴端支座环上，窄瓦下连杆的另一端则与固定在内轴套上的铰支座连接，窄瓦短连杆一端与窄瓦下连杆的中心部位铰接，另一端与固定于底座上的铰支座连接，宽鼓瓦与宽瓦筋板通过螺纹固定连接，宽瓦筋板通过铰支座分别与宽瓦上连杆、宽瓦下连杆一端相连，宽瓦上连杆、宽瓦下连杆的另一端均与固定在外轴套上的铰支座连接，宽瓦短连杆一端与宽瓦下连杆的中心部位铰接，另一端与固定于底座上的铰支座连接，底座、内轴套、轴端支座环套于中心机构活塞杆上，定位销将轴端支座环固定于内轴套上端，内轴套通过夹环和连接螺栓与活塞杆固定，内轴套的外部为外轴套，外轴套上开设一定数量在圆周方向上均匀分布的导向槽，内轴套上的铰支座位于导向槽内；加热装置包括两个结构相同的电磁加热器，电磁加热器由电磁线圈、“|”形磁芯、隔热层、外壳组成，电磁线圈缠绕在磁芯上，绕线方向沿组成鼓瓦的宽鼓瓦、窄鼓瓦纵向，电磁线圈表面覆盖有隔热层，最外层为外壳；两个电磁加热器对称分布于鼓瓦筋板支座的左右两侧，并通过硅胶与鼓瓦筋板粘结固定，缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈也可以是并联而成，分别与变频控制电路连接，两组电磁线圈的缠绕方向相同且电感量相同，而宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量。

加热装置结构或者为包括“∪”形磁芯、电磁线圈和隔热层，在与鼓瓦贴合的筋板表面开设一定数量的横向沟槽，沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，将“∪”形磁芯埋设于沟槽内，磁芯两极指向鼓瓦，每个磁芯的一极套置电磁线圈，每块鼓瓦上的电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，也可以是并联而成，分别与变频控制电路连接，每块鼓瓦上的电磁线圈的电感量和缠绕方向均相同，而宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量，筋板与鼓瓦接触面之间铺设有隔热层。

筋板接触的鼓瓦表面中部开设有型腔，型腔内蓄含有相变材料。

底座与外轴套的内表面上嵌有铜套。

组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶。

组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦中心内部安装有高温熔体压力传感器。

组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦由钢材制成。

鼓瓦筋板与外壳由不导磁的金属材料制成。

本发明的有益效果是，1）、采用可胀缩的刚性金属内模具替换现有轮胎定型硫化机中心机构上的硫化胶囊，从根本上解决了现有硫化工艺中胶囊膨胀不彻底，结构不对称等问题，本发明方法所能提供的硫化压力较胶囊硫化形式提高了30%～40%，可显著改善胶料在熔融状态下的流动分布，进而提高成品轮胎的均匀性及动平衡性；2）、在对胎坯内腔加热时无需消耗蒸汽、过热水等动力介质，而是采用电磁感应加热方式，大大节约了能源；3）、本发明方法中的内模具为胎坯硫化提供压力，加热装置则提供了温度条件，从而实现压力、温度各单项独立调节，缩短了硫化周期，生产效率明显提高；4）、内模具中蓄含的相变材料可根据胎坯不同部位硫化时的热量需要对鼓瓦温度分段控制，从而保证胎坯较难硫化部位达到硫化平坦期的同时，防止较易硫化部位过硫，因此轮胎硫化质量提高；5）、此外本发明的轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备结构稳固，运行安全，无须频繁更换，可在硫化生产中长期使用，解决了原有工艺中胶囊使用成本高的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为采用本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备硫化轮胎的合模示意图。

图2为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备采用加热装置A时内模具的胀开剖视图。

图3为图2的局部放大图。

图4为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备采用加热装置A时内模具的收缩剖视图。

图5本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备为采用加热装置A时内模具的鼓瓦胀开外观图。

图6为图5的局部放大图。

图7为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备采用加热装置A时的局部结构示意图。

图8为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备采用加热装置B时的鼓瓦筋板结构示意图。

图9为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备的加热装置B的局部剖视图。

图10为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备的加热装置B中缠绕电磁线圈的“∪”形磁芯结构示意图。

图11为本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备的宽鼓瓦结构示意图。

图中，1、窄鼓瓦；2、窄瓦上连杆；3、内轴套；4、外轴套；5、夹环；6、连接螺栓；7、轴端支座环；8、定位销；9、宽瓦上连杆；10、宽鼓瓦；11、高温熔体压力传感器；12、宽瓦筋板；13、宽瓦下连杆；14、宽瓦短连杆；15、铜套；16、底座；17、活塞杆；18、窄瓦短连杆；19、窄瓦下连杆；20、窄瓦筋板；21、热电偶；22、相变材料；23、“|”形磁芯；24、硅胶；25、隔热层a；26、电磁线圈a；27、外壳；28、“∪”形磁芯；29、电磁线圈b；30、隔热层b；31、外模具；32、上盖；33、胎坯；34、下钢圈。

具体实施方式

本发明轮胎硫化方法实施例1

参见图1、图2、图4、图5，轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法，是将轮胎定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换为金属内模具，内模具主要由n块宽鼓瓦10，n块窄鼓瓦1（n为不小于5的整数，本实施例中n取6），胀缩机构及与鼓瓦固连并起支撑作用的鼓瓦筋板组成，其中宽鼓瓦10和窄鼓瓦1沿周向相互交替排列，并可通过中心机构活塞杆17驱动胀缩机构实现径向膨胀和收缩，每一块鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致。硫化时，内模具处于胀开状态，宽鼓瓦10和窄鼓瓦1紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，圆的外径等于成品轮胎的内径，卸胎时，内模具的宽鼓瓦10和窄鼓瓦1异步收缩，最终所有窄鼓瓦1收缩至内圆以内，宽鼓瓦10收缩至外圆以内，其中，内圆直径＜外圆直径≤成品轮胎子口直径。参见图11，在与鼓瓦筋板接触的鼓瓦表面中部开设一定深度的型腔，型腔内灌封有相变材料22。

参见图3、图6、图7，利用电磁感应加热方式对内模具的鼓瓦进行加热，每一块鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈a26，电磁线圈a26对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向。工作时，高频电流作用下的电磁线圈a26产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯33进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致。当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料22吸收并储藏多余的热量，从而使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证轮胎整体硫化质量。

本发明轮胎硫化方法实施例2

参见图8～图10，本实施例与本发明轮胎硫化方法实施例1中的内模具结构相同，区别在于电磁线圈的安装结构是这样的：在与鼓瓦贴合的筋板表面开设一定数量的横向沟槽，沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，每个沟槽内埋设电磁线圈b29，每块鼓瓦上的所有电磁线圈b29的电感量相同。工作时，电磁线圈b29产生磁力线沿鼓瓦横向环绕的高频磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，由于位于鼓瓦筋板两侧的线圈结构相同，因此产生的高频磁场相同，鼓瓦两侧温升一致。

本发明轮胎硫化专用内模实施例1

参见图2、图4,本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备主要由内模具和加热装置A组成。所述内模具包括胀缩机构和传动机构，胀缩机构主要由窄瓦胀缩机构和宽瓦胀缩机构组成，窄瓦胀缩机构包括窄鼓瓦1、窄瓦筋板20、窄瓦上连杆2、窄瓦下连杆19、窄瓦短连杆18，宽瓦胀缩机构包括宽鼓瓦10、宽瓦筋板12、宽瓦上连杆9、宽瓦下连杆13、宽瓦短连杆14；传动机构包括底座16、内轴套3、外轴套4、轴端支座环7。窄鼓瓦1与窄瓦筋板20通过螺纹固定连接，窄瓦筋板20通过铰支座分别与窄瓦上连杆2、窄瓦下连杆19的一端相连，窄瓦上连杆2另一端铰接于轴端支座环7上，窄瓦下连杆19的另一端则与固定在内轴套3上的铰支座连接，窄瓦短连杆18一端与窄瓦下连杆19的中心部位铰接，另一端与固定于底座16上的铰支座连接，宽鼓瓦10与宽瓦筋板12通过螺纹固定连接，宽瓦筋板12通过铰支座分别与宽瓦上连杆9、宽瓦下连杆13一端相连，宽瓦上连杆9、宽瓦下连杆13的另一端均与固定在外轴套4上的铰支座连接，宽瓦短连杆14一端与宽瓦下连杆13的中心部位铰接，另一端与固定于底座16上的铰支座连接，底座16、内轴套3、轴端支座环7套于中心机构活塞杆17上，定位销8将轴端支座环7固定于内轴套3上端，内轴套3通过夹环5和连接螺栓6与活塞杆17固定，内轴套3的外部为外轴套4，外轴套4上开设一定数量在圆周方向上均匀分布的导向槽，内轴套3上的铰支座位于导向槽内，并可作上下滑动。

当内模收缩时，底座16保持不动，活塞杆17连同内轴套3与轴端支座环7上移，通过窄瓦上连杆2，窄瓦下连杆19带动窄鼓瓦1作径向收缩，当内轴套3上的铰支座上端面触到外轴套4上导向槽上端面，外轴套4开始上移，通过宽瓦上连杆9，宽瓦下连杆13带动宽鼓瓦10作径向收缩，即内模具收缩时宽鼓瓦10和窄鼓瓦1是异步动作的。当内模具胀开时，底座16保持不动，活塞杆17带动内轴套3与轴端支座环7下移，同时外轴套4跟随内轴套3同步下落，当外轴套4下端面与底座16上端面接触，宽鼓瓦10胀开到位，活塞杆17带动内轴套3继续下移，当内轴套3下端面与底座16上端面接触，窄鼓瓦1胀开到位。

参见图11，在与筋板接触的鼓瓦表面中部开设2～5mm深度的型腔，型腔内灌封有相变材料22，如相变温度在150℃的固态无机盐。所有鼓瓦由铁质含量高的钢材制成，如45号钢。在底座16与外轴套4的内表面嵌有2mm厚的铜套15，防止硫化过程中温度过高机构出现卡紧现象。鼓瓦筋板由不导磁的金属材料制成，如不锈钢304。在鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶21，以对鼓瓦表面温度进行实时监控。在其中一块鼓瓦中心内部安装有高温熔体压力传感器11，以便对模具及胎坯压力进行实时测定。

参见图3、图6、图7，所述加热装置A包括两个结构相同的电磁加热器，电磁加热器主要由电磁线圈a26、“|”形磁芯23、隔热层a25、外壳27组成，电磁线圈a26缠绕在“|”形磁芯23上，绕线方向沿鼓瓦纵向，电磁线圈a26表面覆盖有隔热层a25，隔热层a25材料为石棉，外壳27由不导磁的金属材料制成，如不锈钢304，“|”形磁芯23由具有高导磁率的铁氧体或微晶合金材料制成；两个电磁加热器对称分布于鼓瓦筋板支座的左右两侧，并通过硅胶24与鼓瓦筋板胶粘结固定。缠绕在两“|”形磁芯23上的两组电磁线圈a26由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，也可以是并联而成，分别与控制电路连接。两组电磁线圈a26的缠绕方向相同且电感量相同，由于宽鼓瓦10的体积大于窄鼓瓦1的体积，因此宽鼓瓦10上电磁线圈a26的电感量大于窄鼓瓦1上电磁线圈a26的电感量，相差15μH～25μH。工作时，高频电流作用下的电磁线圈a26产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯33进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致。当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料22吸收并储藏多余的热量，使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证轮胎整体硫化质量。

本发明轮胎硫化专用内模实施例2

参见图8～图10，本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备主要由内模具和加热装置B组成。本实施例中内模具与本发明轮胎硫化专用内模实施例1中的内模具结构相同，所述加热装置B包括“∪”形磁芯28、电磁线圈b29和隔热层b30。在与鼓瓦贴合的筋板表面开设一定数量的横向沟槽（本实施例中数量为3个），沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，将“∪”形磁芯28埋设于沟槽内，“∪”形磁芯28两极指向鼓瓦，“∪”形磁芯28由具有高导磁率的铁氧体或微晶合金材料制成。每个“∪”形磁芯28的一极套置电磁线圈b29，每块鼓瓦上的电磁线圈b29由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，也可以是并联而成，分别与控制电路连接。每块鼓瓦上的电磁线圈b29的电感量和缠绕方向均相同，由于宽鼓瓦10的体积大于窄鼓瓦1的体积，因此宽鼓瓦10上电磁线圈b29的电感量大于窄鼓瓦1上电磁线圈b29的电感量，其相差15μH～25μH。筋板与鼓瓦接触面之间铺设有隔热层b30，材料为石棉。工作时，电磁线圈b29产生磁力线沿鼓瓦横向环绕的高频磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，由于位于鼓瓦筋板两侧的线圈结构相同，因此产生的高频磁场相同，鼓瓦两侧温升一致。

采用本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法制造轮胎的具体步骤：

（1）装胎：内模具处于收缩状态，其底座16距离下钢圈34一定高度，以保证内模具胀缩时鼓瓦不与下钢圈34发生干涉，利用机械手将待硫化胎坯33抓起，保持胎坯33中心线与中心机构中心线对齐。

（2）定型：中心机构活塞杆17下降，通过内模具中的连杆带动鼓瓦逐渐胀开，待所有鼓瓦完全打开时活塞杆17停止动作，此时胎坯33被鼓瓦撑起定型，随后中心机构连同胎坯33下移，待内模具底座16与下钢圈34接触停止。

（3）合模：如图1所示，蒸汽室关闭，接通电路，外模具上盖32压住夹环5上端面，以对中心机构进行限位，防止硫化过程中鼓瓦表面压力过大而导致活塞杆17回升。

（4）卸胎：断开电路，蒸汽室开启，硫化后的成品胎跟随中心机构上移，待下胎侧位于下钢圈34上方时停止动作，再将中心机构活塞杆17上移，通过内轴套3、外轴套4及连杆带动窄鼓瓦1、宽鼓瓦10异步收缩，待所有鼓瓦收缩至胎圈直径以内时，轮胎被顺利取下。

实验示例

选定255/30R22作为试验样胎规格，对48轮胎液压定型硫化机B型中心机构进行改造，将硫化胶囊替换为本发明轮胎硫化设备实施例1的轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化设备，其中内模具的连杆均采用超高强度合金钢制成。

1.外观检测

按照本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法的步骤进行轮胎硫化，对硫化后的轮胎进行外观质量检测，结果未发现轮胎存在胎圈外侧露帘线，胎圈宽窄不一，胎趾出边，胎里表面凹凸不平等质量缺陷。

2.层间气泡

利用干涉轮胎检验仪检查成品轮胎内部层间是否含有气泡，结果表明，采用本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法制造的轮胎内部各层胶部件之间贴合致密。

如表1所示，发明胎1～4采用轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法制造，比较胎1采用传统胶囊硫化方法制造，每条轮胎的硫化工艺参数（包括硫化压力和硫化内温）均不相同。

将这些测试胎安装于9JX22轮辋上，内充220KPa的气压，在同一测试条件下分别进行均匀性、动平衡、高速性及耐久性测试，结果如表1所示，

具体表述如下：

3.均匀性

将测试样胎安装于匀性试验机上，测量轮胎在无负荷条件下旋转一周自由半径的最大值与最小值之差，数值越大，均匀性越差。

4.动平衡

将测试样胎安装于动平衡试验机上，使轮胎以恒定转速转动，测定样胎相对于某一垂直于试验机旋转轴的基准平面的跳动量，数值越小，表面动平衡性越高。

5.高速性

将测试样胎安装于转鼓试验机上，使轮胎以低于230km/h的初始速度旋转，每隔十分钟，旋转速度增加10km/h，直至轮胎出现脱层、崩花、龟裂以及胎体异常变形等缺陷时试验停止，表中数值约高，表明高速性越好。

6.耐久性

将测试样胎安装于转鼓试验机上，使轮胎以586.5kg的负荷，120km/h的转速转动，分阶段给转动过程中的轮胎增加负荷，每个阶段按规定检测一段时间，当轮胎出现脱层、崩花、龟裂以及胎体异常变形等缺陷时试验停止，而评价参数为所有阶段的检测时间的总和。

7.硫化周期

将硫化工艺参数设定在：合模力1000Kn，硫化内温180℃。对硫化过程中的轮胎进行温度测量，通过对等效硫化时间的计算可知，采用本发明轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法制造轮胎，其硫化周期相比传统胶囊硫化方法缩短约1分钟。

8.能耗

采用轮胎内外模直压成型电磁感应加热硫化方法，平均一条轮胎保证硫化内温仅耗电约1.1度，与传统胶囊硫化方法相比，节能效果明显。

表1

	发明胎1	发明胎2	发明胎3	发明胎4	比较胎1
						合模力（KN）	500	800	850	1000	1000
硫化内温(℃)	180	180	180	180	175
						均匀性（mm）	11.94	10.84	8.24	5.13	10.26
动平衡(mm)	23	18	12.7	8.4	17.9
						高速性(km/h)	273	280	300	310	278
耐久性(h)	48.2	50	51.5	54	49.6

Claims (10)

1.一种轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法，其特征是：在轮胎定型硫化机中心机构上使用伸缩式金属内模，内模由宽鼓瓦、窄鼓瓦、胀缩机构及与宽鼓瓦、窄鼓瓦固连并起支撑作用的鼓瓦筋板组成，其中宽鼓瓦和窄鼓瓦沿周向相互交替排列，并可通过中心机构活塞杆驱动胀缩机构实现径向膨胀和收缩，组成鼓瓦的每块宽鼓瓦、窄鼓瓦各处的纵向外轮廓曲线都与成品轮胎的内轮廓曲线一致；硫化时，内模处于胀开状态，宽鼓瓦和窄鼓瓦紧密贴合，在外形上组成一个完整的圆，圆的外径等于成品轮胎的内径，卸胎时，内模的宽鼓瓦和窄鼓瓦异步收缩，最终所有窄鼓瓦收缩至内圆以内，宽鼓瓦收缩至外圆以内，其中，内圆直径＜外圆直径≤成品轮胎子口直径；在与鼓瓦筋板接触的鼓瓦表面中部开设一定深度的型腔，型腔内蓄含有相变材料；利用电磁感应加热方式对内模具的鼓瓦进行加热，每一块鼓瓦背面安装有两组电感量相同的电磁线圈，电磁线圈对称分布于鼓瓦纵向中心线的左右两侧，绕线方向沿鼓瓦纵向；工作时，高频电流作用下的电磁线圈产生磁力线沿鼓瓦纵向环绕的高频交变磁场，内模的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，从而对胎坯进行加热，由于鼓瓦上下两侧位置所处的交变磁场强度相同，因此产生的涡电流大小相同，温升一致；当鼓瓦中部被加热到所需的温度，其内部的相变材料吸收并储藏多余的热量，从而使中部温度不再变化，而鼓瓦上下两侧温度继续升高，这样，鼓瓦中部与两侧温度不同，以适应轮胎不同部位硫化时的热量需要，保证轮胎整体硫化质量。

2.根据权利要求1所述一种轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法，其特征在于所说的在与鼓瓦贴合的筋板表面开设横向沟槽，沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，每个沟槽内埋设电磁线圈，每块鼓瓦上的所有电磁线圈的电感量相同；工作时，电磁线圈产生磁力线沿鼓瓦横向环绕的高频磁场，内模具的鼓瓦通过切割磁力线表面产生涡电流，涡电流的热效应使鼓瓦温度迅速升高，由于位于鼓瓦筋板两侧的线圈结构相同，因此产生的高频磁场相同，鼓瓦两侧温升一致。

3.一种用于权利要求1所述轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征是：由内模具和加热装置组成，所述内模具包括胀缩机构和传动机构，胀缩机构由窄瓦胀缩机构和宽瓦胀缩机构组成，窄瓦胀缩机构包括窄鼓瓦、窄瓦筋板、窄瓦上连杆、窄瓦下连杆、窄瓦短连杆，宽瓦胀缩机构包括宽鼓瓦、宽瓦筋板、宽瓦上连杆、宽瓦下连杆、宽瓦短连杆；传动机构包括底座、内轴套、外轴套、轴端支座环，窄鼓瓦与窄瓦筋板通过螺纹固定连接，窄瓦筋板通过铰支座分别与窄瓦上连杆、窄瓦下连杆的一端相连，窄瓦上连杆另一端铰接于轴端支座环上，窄瓦下连杆的另一端则与固定在内轴套上的铰支座连接，窄瓦短连杆一端与窄瓦下连杆的中心部位铰接，另一端与固定于底座上的铰支座连接，宽鼓瓦与宽瓦筋板通过螺纹固定连接，宽瓦筋板通过铰支座分别与宽瓦上连杆、宽瓦下连杆一端相连，宽瓦上连杆、宽瓦下连杆的另一端均与固定在外轴套上的铰支座连接，宽瓦短连杆一端与宽瓦下连杆的中心部位铰接，另一端与固定于底座上的铰支座连接，底座、内轴套、轴端支座环套于中心机构活塞杆上，定位销将轴端支座环固定于内轴套上端，内轴套通过夹环和连接螺栓与活塞杆固定，内轴套的外部为外轴套，外轴套上开设一定数量在圆周方向上均匀分布的导向槽，内轴套上的铰支座位于导向槽内，胀开状态下外轴套下端面与底座上端面接触，内轴套下端面与底座上端面接触，收缩状态下内轴套上的铰支座上端面触到外轴套上导向槽上端面；加热装置包括两个结构相同的电磁加热器，电磁加热器由电磁线圈、“|”形磁芯、隔热层、外壳组成，电磁线圈缠绕在磁芯上，绕线方向沿组成鼓瓦的宽鼓瓦、窄鼓瓦纵向，电磁线圈表面覆盖有隔热层，最外层为外壳；两个电磁加热器对称分布于鼓瓦筋板支座的左右两侧，并通过硅胶与鼓瓦筋板粘结固定，缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，缠绕在两“|”形磁芯上的两组电磁线圈也可以是并联而成，分别与变频控制电路连接，两组电磁线圈的缠绕方向相同且电感量相同，而宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量。

4.根据权利要求3所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的加热装置包括“∪”形磁芯、电磁线圈和隔热层，在与鼓瓦贴合的筋板表面开设一定数量的横向沟槽，沟槽对称均匀分布于鼓瓦横向中心线的左右两侧，将“∪”形磁芯埋设于沟槽内，磁芯两极指向鼓瓦，每个磁芯的一极套置电磁线圈，每块鼓瓦上的电磁线圈由一根长导线串联而成，再与变频控制电路连接，也可以是并联而成，分别与变频控制电路连接，每块鼓瓦上的电磁线圈的电感量和缠绕方向均相同，而宽鼓瓦上电磁线圈的电感量大于窄鼓瓦上电磁线圈的电感量，筋板与鼓瓦接触面之间铺设有隔热层。

5.根据权利要求3或4所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的与筋板接触的鼓瓦表面中部开设有型腔，型腔内蓄含有相变材料。

6.根据权利要求3所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的底座与外轴套的内表面上嵌有铜套。

7.根据权利要求3或4所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦内部中心及两端位置装有热电偶。

8.根据权利要求3或4所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦中心内部安装有高温熔体压力传感器。

9.根据权利要求3或4所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的组成鼓瓦的宽鼓瓦或窄鼓瓦由钢材制成。

10.根据权利要求3或4所述用于轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法的专用内模，其特征在于所说的鼓瓦筋板与外壳由不导磁的金属材料制成。