如何对航空轮胎制造过程进行审核

董化宇

（中航工业综合技术研究所，北京 100028 ）

如何对航空轮胎制造过程进行审核

董化宇

（中航工业综合技术研究所，北京 100028 ）

从简要介绍航空轮胎的制造工艺（过程）、检验和试验项目开始，重点阐述了从塑炼、混炼、压出（或挤出）、压延、胶帘布裁断、帘布筒制造、钢丝圈制造、胎圈成型、轮胎成型、轮胎硫化、检验和试验项目、人员、设备等方面如何对航空轮胎成型过程进行审核。

航空轮胎；制造工艺（过程）；审核

航空轮胎的作用是承受飞机的重量，缓冲飞机在滑行、起飞和着陆时产生的冲击和振动。航空轮胎按结构分为有内胎轮胎、无内胎轮胎；按充气压力分为高压轮胎、低压轮胎；按轮胎在地面滑跑速度的不同分为低速轮胎、高速轮胎；按航空轮胎的轮位分为主轮轮胎、前轮轮胎、尾轮轮胎和翼轮轮胎；按航空轮胎的用途可分为制动轮轮胎、非制动轮轮胎等。

有内胎航空轮胎由外胎和内胎组成，无内胎航空轮胎除在外胎里面加贴一层密封层代替内胎外，其它结构基本上与有内胎航空轮胎相同。由于目前绝大多数的军用、民用飞机使用无内胎航空轮胎，因此在本文中所提到的航空轮胎均指无内胎航空轮胎。

航空轮胎由胎体、胎面和胎圈3个主要部分组成。胎体包括帘布层和缓冲层两部分，而胎面又包括胎面胶和胎侧胶两部分。胎体由多层挂胶帘布按一定角度贴合而成，使轮胎具有所需的强度和弹性，以承受轮胎使用中的复杂应力的多次变形，并缓和外来的路面振动和冲击。胎面是轮胎同地面的接触部分，具有耐磨和耐切割性能及保护胎体不受机械损伤。胎圈是使轮胎紧密地固定在轮辋上，承受轮胎与轮辋的各种相互作用力。

在GB/T 19000-2008《质量管理体系 基础和术语》（ISO9000：2005，IDT）中“过程”的定义是：将输入转化为输出的相互关联或相互作用的一组活动。一个过程的输入通常是其他过程的输出。过程可以理解为使用资源将输入转化为输出的任何一项或一组活动。那么，航空轮胎制造过程包括操作者使用炼胶机、轮胎成型机、硫化机等设备，将生胶（天然橡胶、合成橡胶）、配合剂（硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、补强剂、防老剂、填充剂、着色剂等）和增强材料（布、纤维织品、钢丝等）按工艺要求，首先制成轮胎半成品，最终形成航空轮胎的一系列活动。这些活动涉及人、机、料、法、环、测等因素。其中，机、料、法、测等因素对航空轮胎的质量影响最大，是航空轮胎制造过程审核的重点。

由于对航空轮胎制造过程审核主要涉及轮胎的制造工艺及检验试验项目，因此下面简单介绍航空轮胎的制造工艺、检验试验项目等内容，以便在理解航空轮胎制造过程的基础上，更好地实施审核。

1 航空轮胎的制造工艺

航空轮胎的制造工艺流程为：生胶塑炼—→混炼胶混炼—→压出、挤出、压延—→半成品（胎面胶、胶条、帘布筒、胎圈等）—→轮胎成型—→轮胎硫化—→检验和试验—→轮胎交付。

对航空轮胎制造工艺流程中的重要环节简要介绍如下：

混炼胶混炼是将经过塑炼的生胶（天然橡胶、合成橡胶）、配合剂（硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、补强剂、防老剂、填充剂、着色剂等）等按一定的配方，在混炼机（开炼机、密炼机）上混合在一起的过程。

半成品制造有轮胎胎面及三角胶条压出（或挤出）、胎体帘布压延、缓冲层压延、帘布裁断、帘布筒制造、钢丝圈制造、胎圈成型等工序。

轮胎成型是在成型机上将胎面胶、缓冲层、胶帘布筒、胎圈按照施工标准表的要求依次贴合组成轮胎胎坯的过程。

轮胎硫化是在硫化机中通过控制温度、压力、时间使轮胎胎坯达到最终的形状和性能。

2 航空轮胎的检验和试验项目

新研制的航空轮胎要经过鉴定，合格之后才能装机使用。鉴定检验试验的项目有：物理性能、导静电性能、充气外缘尺寸、重量、断面分析、静负荷性能、动态性能、爆破性能、胎圈密合性能、气密性能、内部缺陷、静平衡性能、平衡补片粘合强度、标志、外观质量。

对通过鉴定已批量生产的航空轮胎，出厂之前要进行质量一致性检验。质量一致性检验的检验和试验项目有：物理性能、充气外缘尺寸、重量、断面分析、爆破性能、胎圈密合性能、气密性能、内部缺陷、静平衡性能、标志、外观质量。

2.1 物理性能试验

通过对轮胎胎面胶进行拉伸、老化、硬度、耐磨、脆性温度、橡胶与织物的粘着、结构材料等性能试验，检验轮胎的物理性能。

2.2 导静电性能试验

利用伏安法的电学原理测量轮胎外表面的直流电阻以考核轮胎的导静电性能。

2.3 充气外缘尺寸测量

通过测量轮胎的外直径、断面宽度、胎肩宽度、胎肩直径和轮胎重量来检验轮胎的充气外缘尺寸是否符合设计要求。

2.4 轮胎断面分析方法

通过解剖和测量，检查轮胎外胎断面的材料厚度和材料分布的情况。

2.5 静负荷性能试验：

在静止状态下对具有规定充气内压的轮胎连续施加负荷，绘制出轮胎的负荷-下沉量曲线，求出额定气压下轮胎的下沉率和印痕面积，判断轮胎的负荷性能。

2.6 动态模拟试验

通过模拟航空轮胎的实际使用条件来考核其使用性能。

2.7 爆破压力试验：

将高压水充入轮胎胎腔内，以测定其胎体强度性能或爆破压力值。

2.8 胎圈密合压力试验

将压缩空气缓缓地充入试验胎内，直至轮胎胎踵部位与轮辋相密合为止，测量密合时的胎内压力以确定轮胎胎圈部位的松紧程度是否符合设计要求。

2.9 无内胎轮胎气密性能试验

将压缩空气充入航空无内胎轮胎至额定内压，经过一定时间的静止后，测量其胎内压力以确定该航空无内胎轮胎的气密性能。

2.10 X射线检测

利用X射线穿透不同物质呈现出不同程度的衰减作用，并产生荧光和感光作用的特点，对轮胎内部缺陷进行无损检测。

2.11 全息照相检查

利用激光全息干涉原理，采用真空加载双曝光内外拍照方法，以揭示轮胎内部存在的脱层、气泡等缺陷。

2.12 静平衡差度试验

根据力矩原理，用水平式静平衡试验机测量轮胎的静不平衡质量及其轻点位置。

3 如何对航空轮胎制造过程进行审核

3.1 塑炼

生胶因粘度过高、均匀性较差等原因，增加了混炼的难度。通过塑炼可降低生胶的粘度，增加生胶的可塑性、流动性，使配合剂易于混入。生胶塑炼前需进行烘胶、切胶、破胶等准备工作。生胶塑炼可在开炼机、密炼机或螺杆机上进行。

审核生胶塑炼时要关注烘胶的温度、时间。烘胶的温度不宜过高，否则会影响橡胶物理机械性能；生胶破胶时的辊距、辊温；开炼机塑炼时的辊筒辊速、速比、辊温、辊距、时间；密炼机塑炼时的温度、转速、容量、压力、时间；螺杆机塑炼时生胶和螺杆的预热、塑炼的温度、填料速度。

3.2 混炼

橡胶混炼主要是将各种配合剂在生胶中混合和分散的过程，混炼对橡胶质量起重要作用。在混炼之前要对配合剂进行粉碎、干燥、筛选、熔化、过滤、脱水等预先加工。橡胶混炼有开炼机混炼、密炼机混炼等方法。混炼后要对混炼胶进行冷却、停放和保管等后续处理以及对混炼胶质量的检验。

审核橡胶混炼时要关注配合剂的粉碎、干燥、筛选、熔化、过滤、脱水等预先加工要符合技术文件的规定；开炼机混炼时的装料容量、辊距、混炼温度、辊速、加料顺序等；密炼机混炼时的装料容量、加料顺序、上顶栓压力、转子速度、混炼温度、混炼时间等；混炼之后混炼胶的冷却方式、停放时间、库存的温度、存放时间等。对混炼胶质量要进行配合剂分散度检查、胶料流变性能检查及可塑度、相对密度、硬度、环状定伸应力等项目的检查。

3.3 压出（或挤出）

压出（或挤出）是使用压出机，使混炼胶胶料在螺杆或柱塞的推动下，连续不断地向前运动，然后借助口型压出各种所需形状的半成品。轮胎胎面和胎圈三角胶条使用压出的方法形成轮胎半成品。

审核胎面和胎圈三角胶条压出时要关注热炼时开炼机的辊温、辊距、装胶量；螺杆挤出机机筒温度、机头温度、口型板温度、排胶温度；压出速度；压出后的冷却方法及冷却温度等。

3.4 压延

压延是将混炼胶胶料通过压延机两辊筒之间，利用辊筒间的压力使胶料产生延展变形，制成胶片或胶布（包括挂胶帘布）半成品的工艺方法。帘布是胎体的骨架材料，采用压延挂胶方法将胶料附在帘布上，使帘线之间和布层之间附上一定量的胶料，提高附着性能，组成具有一定弹性、一定强度的胎体。

审核压延时要关注热炼时开炼机的辊温、辊距、装胶量；向压延机供料输送带的速度应略大于热炼机辊筒的线速度；纺织物应烘干，以减少其含水量，提高其温度；压延机各辊温度的控制；压延机的辊速；压延张力；压延帘布挂胶厚度的均匀性等。

3.5 胶帘布裁断

胶帘布在裁断机上按规定的角度、宽度裁断成半成品备用。

审核胶帘布裁断时要关注裁断宽度、裁断角度。

3.6 帘布筒制造

在专用贴合机上将裁断后的胶帘布制成多层的环形布筒。

审核帘布筒制造时要关注帘布筒的长度、宽度和角度要符合规定；贴合牢固没有气泡，同时避免接头位置重叠。

3.7 钢丝圈制造

钢丝圈用镀铜钢丝挂胶，导入直径可调的卷成盘卷成一定层数的钢丝圈。

审核钢丝圈制造时要关注钢丝清除油污；T型机头挤出机机身温度和机头温度；钢丝圈的层数及钢丝带两端的搭接距离。

3.8 胎圈成型

胎圈成型是用钢圈包布将钢丝圈、三角胶条缠绕为一体的工艺过程。

审核胎圈成型要关注钢圈包布的重叠尺寸、缠紧程度。

3.9 轮胎成型

轮胎成型是在轮胎成型机上将胎面胶、缓冲层、帘布筒、胎圈按轮胎施工表依次贴合、压实组成轮胎胎坯的工艺过程。

审核轮胎成型时要关注胎面胶、缓冲层、帘布筒、胎圈等部分要摆正；胎面胶、缓冲层、帘布筒、胎圈贴合要牢固；无气泡、无褶子、无杂质、无断线、无掉胶。

3.10 轮胎硫化

硫化是在加热或辐照的条件下，胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，并使胶料的物理机械性能发生根本变化的过程。根据轮（外）胎结构和橡胶传热性能较差的特点，轮（外）胎在硫化机中的硫化一般采用逐步升温、低温长时间硫化，以保证胶料有充分的流动充模和传热时间。

审核轮（外）胎硫化时要关注在胎坯内表面或水胎表面涂刷的隔离剂应满足工艺要求；为避免胎坯内的气体未排尽而造成肩空、肩裂，应在工艺规定的部位刺孔；硫化前按工艺规定控制胎坯的预热温度和预热时间；胎坯定型时，定型机上、下轮盘的距离不小于胎冠宽度。定型时向胎坯内充入工艺规定压力的压缩空气；定型后的胎坯硫化时，注入水胎的过热水的压力和温度、通入硫化机中蒸汽的压力和温度应符合工艺规定；硫化后输入冷却水的压力和回水温度按工艺规定进行控制。

3.11 检验和试验项目

对新研制的航空轮胎，审核时要关注航空轮胎鉴定试验项目是否全部完成并符合研制合同或技术协议的要求。

对通过鉴定已批量生产的航空轮胎，审核时要关注质量一致性检验和试验项目是否全部完成并符合产品规范或技术条件的要求。

3.12 人员

对炼胶、挤出、压延、轮胎成型、轮胎硫化、检验、试验等岗位的操作人员，审核时要关注是否有岗位标准；操作者的能力、熟练程度是否符合岗位标准和制造工艺的要求等。

3.13 设备

审核时要关注混炼机、挤出机、压延机、胎圈成型机、轮胎成型机、轮胎硫化机等设备是否满足制造工艺的要求；是否按要求实施设备的大、中修和维护保养等工作。

[1] 徐云慧. 橡胶制品工艺[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

[2] GJB 683A-1998 军用航空轮胎规范[S].

[3] GJB 108B-1998 军用航空轮胎试验方法[S].

（编辑：劳边）

V226+.8

C

1003–6660（2014）06–0018–04

10.13237/j.cnki.asq.2014.06.005

2014-09-15