橡胶硫化反应热对硫化温度场的影响

探讨长方体胶块和轮胎硫化反应热对硫化温度场的影响。用热电偶硫化测温仪测试胶块和轮胎硫化过程中的温度,用差示扫描量热法测试硫化反应热,用有限元分析法进行硫化热模拟。通过硫化模拟温度与实测温度比较得出,胶块和轮胎硫化反应热对硫化温度场有明显影响。     

基于有限元分析的扁平轮胎硫化工艺的优化

硫化是轮胎生产工艺的一个重要步骤,直接决定轮胎的力学性能,是生产中耗能最多的一个环节。传统的扁平轮胎硫化工艺没有考虑后硫化的作用,这可能造成能源的浪费。通过有限元模拟可以了解轮胎硫化的全过程,尤其后硫化在轮胎硫化中所起的作用。如果模拟结果表明后硫化的作用不容忽视,那么传统工艺就有改进的必要和空间。本文在模拟方法上也有所创新,运用子程序HETVAL给橡胶加载反应热,并做了有反应热和无反应热两组硫化模拟,开发ABAQUS后处理模块运用UVARM子程序直观地得到硫化程度场。     

扁平轮胎硫化工艺温度参数的确定

硫化是轮胎生产工艺的一个重要步骤,直接决定轮胎的力学性能,是生产中耗能最多的一个环节。传统的扁平轮胎硫化工艺没有考虑后硫化的作用,这可能造成能源的浪费。前期的有限元模拟表明传统的硫化工艺造成了大部分胶料的过硫化。为了找到改进硫化工艺的方法,本文研究了硫化参数对胶料温度场和硫化程度场的影响。硫化参数包括热源温度、硫化时间和预热温度。相对应这三个因素,用ABAQUS有限元软件建立三维模型做了三组对比模拟,结果表明对温度场影响最大的是热源温度,最低的是预热温度;对硫化程度影响最大的是热源温度,最低的是硫化时间。根据数据分析提出了最优的工艺参数。     

轮胎直压硫化工艺的有限元仿真

传统的蒸汽硫化机具有胶囊和蒸汽室,使用过热蒸汽加热轮胎使之硫化。蒸汽的传热效率低,能量浪费严重。由于蒸汽的放热冷凝,蒸汽室底部的温度低于蒸汽室顶部的温度,这导致轮胎的不均匀硫化。直压硫化则采用电磁加热方式,其产生的温度场均匀,局部区域温度具有可控性。其次直压硫化工艺用大小鼓瓦与轮胎直接接触传热的方式,其传热效率应该比蒸汽硫化工艺高。本文基于ABAQUS软件,编写HETVAL和UVARM子程序模拟实际硫化工艺得到255/30R22轮胎的温度场和硫化程度场,在相同硫化条件下比较两种工艺的硫化效果。结果表明直压硫化工艺的硫化效率大约提高了三分之一。     

轮胎硫化温度场数值模拟

建立了硫化仿真有限元模型,其中胶料热物性参数和硫化动力学参数均为实测值,为最大可能考虑橡胶和帘线复合材料的结构特征,其导热系数采用正交各向异性模型,模型中加入了橡胶硫化过程中的反应热。三维轮胎模型的有限单元均采用六面体或者五面体单元,最大程度保证模型的计算精度。利用该仿真模型分析关键点仿真温度场和硫化程度场,历程曲线与实验值高度一致,硫化时间最大误差为4.8%,说明有限元模型能够高度反映实际硫化过程。     

11R22.5子午线轮胎的硫化仿真分析

利用Abaqus有限元软件对11R22.5子午线轮胎进行硫化仿真分析,得到温度场和硫化程度场分布云图。各测温点的温度和硫化程度仿真与试验结果基本吻合,验证了该分析方法的可行性。对硫化过程分析的初始条件、边界条件及材料参数研究发现,轮胎初始温度、外温和胶囊的热导率对轮胎的硫化程度影响较大,可为轮胎硫化工艺优化提供理论指导。     

子午线轮胎硫化过程有限元分析

考虑胶料的各向异性,采用有限元分析软件ABAQUS对子午线轮胎硫化过程进行模拟和分析,获得了轮胎在硫化过程中不同阶段的温度分布及某些典型点的温度变化曲线和硫化程度曲线.计算结果较真实地反映了子午线轮胎的硫化过程,可用于指导轮胎硫化工艺优化.     

用DSC优化轮胎硫化周期的新方法

轮胎胶料的硫化程度对其使用性能影响重大。已尝试用差示扫描量热（DSC）法来推断轮胎胎面胶料的硫化（包括过硫）程度。未硫化胶料用DSC进行时间-温度分析时，可以得到由聚合物、硫化剂和其他添加剂特征决定的放热曲线（焓△H）。     

轮胎硫化程度的计算分析

根据对175／70R13型半钢子午线轮胎硫化过程数学模拟的温度场信息,利用Arrhenius方程计算轮胎各部位胶料的硫化程度,提出了评价胶料硫化程度的方法。结果表明,当硫化时间由原来的738s缩短为480s时,轮胎大部分部位的胶科由过硫状态转变为最佳硫化状态。     

预热温度对轮胎硫化温度场及程度场的影响

建立三维有限元模型模拟轮胎硫化过程，研究初始硫化温度对轮胎硫化温度场及程度场的影响。研究表明，预热处理使轮胎各部位温升均匀，不仅能缩短机内硫化时间，还可以改善轮胎硫化程度的均匀性，但预热温度不宜超过105℃。在此温度以内，预热温度每升高10℃，轮胎机内硫化时间可缩短1．5min，硫化均匀性提高15％。