[发明专利]轮胎直压成型电磁感应加热硫化方法及其专用内模

说明书

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。