巨型工程輪胎的硫化返原是指輪胎膠料在長時(shí)間的溫度和壓力作用下出現(xiàn)物理性能顯著下降的特性,一般情況下輪胎處于過硫狀態(tài)下才會(huì)出現(xiàn)硫化返原。輪胎的硫化是在給定的硫化壓力、溫度和時(shí)間的共同作用下,橡膠中的鏈狀分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),使輪胎獲得有效物理機(jī)械性能的重要過程。而膠料在硫化過程中的性能變化曲線決定了欠硫相比過硫?qū)喬ナ褂觅|(zhì)量影響的風(fēng)險(xiǎn)更大,所以在工廠實(shí)際生產(chǎn)過程中認(rèn)為以“寧過勿欠”的理念更適合確定輪胎的硫化工藝,導(dǎo)致硫化設(shè)定時(shí)間過長,產(chǎn)品使用質(zhì)量下降。本文借助硫化仿真與熱電偶測溫的方法對(duì)巨型工程輪胎硫化返原進(jìn)行改善優(yōu)化。并對(duì)傳統(tǒng)熱電偶測溫的方法存在改善效率低的弊端,借助高效和低成本的硫化仿真的方式,建立了硫化仿真模型。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了硫化工藝條件優(yōu)化,減輕了輪胎的硫化返原,實(shí)現(xiàn)輪胎使用質(zhì)量提升的目的。本文以27.00R49為改進(jìn)對(duì)象,采用熱電偶測溫方法和有限元硫化仿真相結(jié)合的方式真實(shí)地反映出巨型工程輪胎的溫度和硫化程度場的變化。在熱電偶測溫中采用新型的排線和埋點(diǎn)方式,使實(shí)驗(yàn)獲得較為完整的溫度變化數(shù)據(jù)。并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入硫化仿真的邊界條件,通過溫度曲線比較導(dǎo)入實(shí)測邊界數(shù)據(jù)的方法計(jì)算所得結(jié)果與實(shí)測一致程度高。運(yùn)用硫化仿真計(jì)算得到了硫化溫度對(duì)輪胎硫化程度均勻性的影響較小的結(jié)果。同時(shí)也獲得了巨型工程輪胎硫化返原最嚴(yán)重的子口部位與輪胎市場使用子口脫開病象一致的重要信息。所得結(jié)果對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)過程中巨型工程輪胎硫化過程設(shè)計(jì)和優(yōu)化改進(jìn)有著較高的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。通過熱電偶測溫所得溫度曲線計(jì)算等效硫化時(shí)間確定最佳開模點(diǎn)來優(yōu)化硫化時(shí)間,減少硫化時(shí)間可以減少各部位的硫化程度,使輪胎的硫化程度的均勻性得到提高。采用增加抗硫化返原劑WK901的方法對(duì)硫化程度最嚴(yán)重的子口部位進(jìn)行改善,延長子口硫化平坦期,在過硫后仍能保持較好的物理性能,其老化后撕裂性能沒有下降。研究表明:對(duì)硫化返原優(yōu)化后的輪胎進(jìn)行測試,其耐久性能大幅提高,每小時(shí)噸公里的性能提升了178%。同時(shí)子口抗硫化返原能力提升能夠解決子口脫開的問題。在本文提出的測溫和仿真相結(jié)合的方式為巨型工程輪胎的硫化工藝改進(jìn)提供了一個(gè)新的思路,真實(shí)有效的提升了仿真的有效性并縮短了工藝改進(jìn)的時(shí)間和成本,也為企業(yè)節(jié)約資源和創(chuàng)造了較高的價(jià)值和社會(huì)效益。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ336.1
【部分圖文】：

的效果[24]。它能夠形成全新的烷基單硫鍵和雙硫鍵硫交聯(lián)鍵的穩(wěn)定性，又具備了多硫交聯(lián)鍵的柔順性，原性能。KA9188（分子式 圖 1-3）不僅對(duì) NR 有效，此之外，還能提升橡膠的耐熱性、耐老化性等。

所謂天然橡膠硫化返原就是橡膠在較高的硫化溫度或者較長的硫宏觀表現(xiàn)為自身的物理機(jī)械性能下降的過程。微觀表現(xiàn)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分減少。主要體現(xiàn)在膠料的 300%定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)疲勞性能從圖 2-1 硫化返原率曲線上看[30]，進(jìn)入硫化返原期后，不斷延長硫化線達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)矩也會(huì)逐漸減小。

- 10 -1—拉伸強(qiáng)度；2—定伸應(yīng)力；3—彈性；4—伸長率；5—硬度；6—永久變形圖2-2 硫化時(shí)橡膠各種性能的變化硫化后橡膠的拉伸強(qiáng)度隨著時(shí)間的增加而增加，但達(dá)到某個(gè)時(shí)間點(diǎn)以后，其性能下降的程度最大；定伸應(yīng)力和彈性的變化趨勢與拉伸強(qiáng)度基本一致，但其出現(xiàn)拐點(diǎn)的時(shí)間相比拉伸強(qiáng)度要長，性能下降的程度也要小很多。而伸長率伴隨硫化時(shí)間的加長而逐漸降低，并與彈性性能具有強(qiáng)相關(guān)性。隨著硫化時(shí)間的延長，交聯(lián)的增加硫化膠的硬度和永久變形基本趨于穩(wěn)定。所以在輪胎膠料的使用和選擇上要依據(jù)其用途和性能的綜合因素來設(shè)定硫化時(shí)間。例如，胎面膠料其硫化后要保證較高硬度、拉伸強(qiáng)度以保證輪胎的耐磨性能和靠撕裂能力，因此既要保證輪胎硫化后的性能，又要在硫化中使輪胎各部位硫化程度均勻

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