7.胎侧橡胶卷,包含胎面橡胶的托盘和放有胎圈的架子,都被送到轮胎成型机的熟练装配工那里(见图1)。在成型机中心是一个中间柔软可折叠的旋转鼓,用它来固定组成轮胎的各部件。轮胎装配工开始制造轮胎,方法是将轮胎的橡胶布层缠绕在成型机的鼓轮上。在这些层搭接处加入胶水连接后,胎圈固定到位,将胎体折叠在胎圈上。下一步,装配工使用特殊的电动工具来塑造层的边缘。最后,将胎侧和胎面用胶水黏合到位,然后向中心挤压成型,并将组装好的轮胎从轮胎成型机上拆下。(见图2)
图1 轮胎制造过程的第一步是将橡胶原料、碳黑、硫和其他材料混合,形成橡胶化合物。在橡胶准备好后,它被送到一个轮胎成型机,工人在那里建立橡胶层形成轮胎。此时的轮胎被称为生胎。
图2 生胎制成后,放入模具中进行硫化。模具形状像一个蛤蜊,模具内包含一个大而灵活的囊状物。轮胎被放入模具内胆,关上模具翻盖。接下来将蒸汽注入内胆,囊状物膨胀,使轮胎靠着模具的内侧面成形。冷却后,给轮胎充气和测试。
硫化
8.生胎被放置在一个大模具内进行硫化处理(见图2)。硫化模具的形状像一个巨大的金属蛤蜊,打开后露出一个大而灵活的囊状物。生胎放入模具内胆,关闭模具翻盖。硫化模具上带有所有轮胎的标记和胎面花纹。充满热水的硫化胆内,囊状物受热膨胀,把轮胎紧紧地推进模具的空穴内。模具周围的热水和蒸汽开始硫化过程。这个硫化过程把混合橡胶与钢丝,或者织物丝加固部件紧密地结合在一起。在这个化学反应中,轮胎从原来柔软而且容易变形的状态,转变成坚硬而富有弹性的状态。在硫化过程中,蒸汽将生胎加热到138℃,在模具中的硫化时间取决于轮胎所需的特性。一会儿之后,硫化过程完成了,这时候的轮胎已经具备了最终的外形和特性。
9.硫化完成后,将轮胎从模具中取出进行冷却和测试。每个轮胎都要进行彻底的检查,检查是否有缺陷,如胎面、胎侧和轮胎内部橡胶中是否有气泡或空心点。然后,把轮胎放置在一个测试轮上,充气并旋转。测试轮中的传感器测量轮胎的平衡,并确定其是否沿直线行驶。一旦轮胎经过检查并在测试轮上运行完好,它就会被移到仓库中进行分发。
质量控制从原材料供应商开始。轮胎制造商可以对来厂原材料进行跟踪,追溯到上游供应商对原材料进行测试的具体测试者。制造商通常会与供应商签订特别采购协议,由供应商提供原材料特性和组成的详细证明。为确保供应商的认证可靠,轮胎公司的化学家在原材料交付时对其进行随机测试。
在整个密炼过程中,抽取橡胶样品并加以测试以确定不同的性能,如抗拉强度和密度。每个轮胎装配工负责所使用的轮胎部件。代码编号和全面的计算机记录保存系统使工厂管理人员可以跟踪橡胶和特定轮胎部件的批次。
当一种新的轮胎设计的第一次实物被制造出来时,会从装配线末端取出数百个轮胎进行破坏性试验。一些轮胎被切开,以检查胎体层之间的气囊,而有些轮胎被按压在金属钉上,以确定耐刺穿性。还有一些轮胎压在金属鼓上并快速旋转,以测试里程和其他性能特性。
各种无损检测技术也被用于轮胎质量控制。X射线摄像提供了一个快速、可视的轮胎检测方法。随机选择的轮胎被带到辐射室,接受X射线的检测。技术人员在视频屏幕上查看图像,很容易发现轮胎缺陷。如果出现缺陷,制造工程师将检查轮胎部件装配的具体步骤,以确定缺陷是如何形成的。
除了内部测试,在制造过程中还会考虑消费者和轮胎经销商的反馈意见,以确定需要改进的地方。
不断改进的橡胶化学工艺和轮胎设计正在创造令人兴奋的新轮胎,包括提供更大的里程和改善性能且在极端天气条件下使用的轮胎。制造商现在提供的一些轮胎,估计可持续使用长达14.4万千米。由计算机设计和测试的胎面,具有独特的不对称条带,提高了在潮湿或积雪道路上的牵引力和安全性。一家制造商开发了一种轮胎,这种轮胎在胎面磨损时仍能保持其性能,其原理是依靠轮胎磨损时暴露出来的合并凹槽、这种凹槽磨损时变宽。还有采用潮湿条件下增加抓地力的专用橡胶化合物制作胎面。
漏气的轮胎真让人泄气。但轮胎设计工程师们也带来了一些好消息。他们完善了一种几乎永远不会瘪的非充气轮胎,因为它不含任何压缩空气。一个柔韧的网状辐条内部结构支持着轮胎,而不是空气。所谓的防爆轮胎,主要是加强了胎侧和自密封衬里,可以允许你继续驾驶,即使轮胎已经失去了空气压力。这样的轮胎产品已经上市,并有可能会变得更加普及。即使是那些能够监测自身气压的轮胎,如果气压低,也能够从储气罐中泵入更多的空气。一种通过安全阀释放多余压力的轮胎,也在研发之中。
轮胎的生产和试验一直在进行,只要驾驶员需要,就会继续改进。
固特异的困难时期
令人遗憾的是,富有创新精神的查尔斯·固特异(CharlesGoodyear)并没有因为他的创新而享受到几年好时光。当他用从一家制鞋公司买来生橡胶做实验时,因为无力负担投资,他被投入了债务人监狱。1839年获释后,他继续用橡胶做实验,最后制造出一种圆球形状的胶状物质,不小心把它扔到了热炉子上。因此无意中发现了硫化过程。当橡胶融化时,固特异注意到它正在硬化成他一直想要达到的稠度。