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              應用典例 | 激光清洗技術在輪胎橡膠行業中的應用

              發布時間:2023-04-17  來源:山東產研強遠激光科技有限公司

                    激光清洗技術是近年來新興的一種綠色清洗技術,就其用于模具清洗的機理而言,是利用模具基體與表面附著物對某一激光波長的能量吸收程度有較大差別,輻射到表面的激光能量大部分被表面附著物所吸收,使之受熱、汽化蒸發或瞬間膨脹,并被表面形成的蒸汽流帶動,脫離物體表面,從而達到清洗目的。激光清洗相對于干冰清洗的優勢在于清洗過程成本低,可以清除各種不同厚度、不同成分的污物,清潔過程易于實現自動化控制、遠距離遙控清洗,且清洗過程無二次消耗。

              一、激光清洗技術在輪胎模具領域應用

              模具是輪胎硫化生產過程中所使用的重要工具,輪胎模具在使用過程中受到橡膠、配合劑以及脫模劑的綜合沉積污染,不可避免地會出現積碳、粘膠、脫模難等問題,造成花紋污染死區,干凈的模具對于獲得高質量的產品至關重要,必須經常清洗模具以保持其表面潔凈度,才能保證模具的壽命及輪胎質量。



                    輪胎模具常用的清洗方法主要包括機械清洗、化學清洗、超聲清洗以及干冰清洗。盡管這些清洗方法在清洗行業中得到廣泛的應用,但在在線式高精度的自動化清洗要求下,其應用受到很大的限制。相對其他清洗方法而言,干冰清洗在輪胎模具領域具有獨特的技術優勢,成為目前模具清洗的主流方法,但干冰屬于化工用品,原材料制備、運輸困難,二次消耗較大,清洗成本相對較高。

              二、激光清洗技術在靜音胎內壁清洗領域應用

              新能源汽車比常規內燃機汽車更安靜,新能源汽車的發展也對輪胎噪聲的控制提出了更嚴格的要求。新能源車輪胎在橡膠配方、輪胎高寬比、輪胎體積、胎面材料、胎面花紋等方面進行改善便可更加適應新場景的需求。

              激光清洗技術作為一種"綠色"清洗工藝,在靜音輪胎生產制造過程有著良好的應用,利用聚焦的高能量激光束,照射有機高分子材料表面,使材料表面發生物理、化學變化,從而改變其性能。能夠有效提高輪胎質量及生產工藝,提升輪胎和車身的匹配性,改善整車的綜合性能。通過在輪胎內壁涂覆軟固態膠狀高分子復合材料,實現防爆、防扎、防漏功能,同時在防漏膠表面粘貼上一層聚氨酯海綿,實現隔音隔熱,吸收空腔噪音的靜音效果。

                     激光清洗能夠有效輪胎內壁上殘余的隔離劑,提高復合材料的涂覆和聚氨酯海綿的粘貼。清洗過程不用耗材,對輪胎無損傷,效率高、一致性好,可實現自動化清洗。




              通過選用脈沖激光設備,通過制定合理的工藝流程,對樣件進行評估。通過達因筆測試,獲得不同參數下的表面張力數值。結果顯示,不同的工藝參數(激光能量密度,處理效率)會對輪胎內壁的表面張力產生影響,針對靜音輪胎的生產流程要合理制定工藝參數。通過測試,激光清洗均勻,滿足基材損傷遠滿足要求。清洗后內面摩擦系數提升>37mN/m, 表面張力達到40dyne/cm。

                    使用粗糙度測試儀對激光處理后表面進行測試,區域為S1-S4,對應不同的工藝參數,測試標準為ISO1997,曲線為R,濾波為GAUSS。結果顯示,不同參數對表面粗糙度有不同程度的影響,在圖中,S3區域的粗糙度最大,與達因筆測試結果相吻合,且激光處理后大大增加了表面的粗糙度。

              1000倍下觀察發現激光照射的地方出現大量的普遍分布的小凹塊,顆粒尺寸達到微米級別,當激光打在物質表面,會破壞橡膠鏈狀結構,產生這種不規則的凹塊特征,提高表面粗糙度。





              采用激光清洗輪胎內壁,無需耗材,對輪胎無損傷,清洗速度快,質量一致性好,可實現自動化清洗,無需傳統打磨的后續清屑作業和濕式清洗的后道吹干作業流程。激光清洗無污染物排放,即洗即用,為靜音胎、自修復胎和自檢測功能胎的后續粘接做好高質量準備。



              三、激光清洗技術在輪胎橡膠毛化領域應用

              目前,隨著我國經濟的不斷發展,對于汽車、卡車之類的發展規模也在不斷的擴大,從而導致輪胎的更換量也積極攀升,進而使得廢舊輪胎的丟棄量大比例上升,如果直接丟棄廢舊輪胎,不僅造成資源的浪費,同時,還會污染環境。在更換下的廢舊輪胎中很所都是基本情況保持良好的輪胎,對其進行翻新處理,依舊能夠進行使用。

              傳統上將只對胎面進行貼胎面重新硫化的過程稱之為輪胎翻新,可視輪胎損壞程度的不同,分別采取頂翻、肩翻或全翻工藝進行翻新。傳統的輪胎翻新方式是將混合膠粘在經磨銼的輪胎胎體上,然后放入固定尺寸的鋼質模型內,經過溫度高達 150℃以上硫化的加工方法,俗稱熱翻新,或熱硫化法。



              輪胎外壁毛化設備

              在翻新前,需對經過清洗后的輪胎胎面進行打磨處理,將輪胎胎面打磨至螺紋狀粗糙狀態。通過打磨的方式增加粗糙度效果不均勻,且容易產生傷洞,不利于后續的胎體與胎面的硫化結合,以致于翻新后的輪胎產品質量達不到標準。


              表面毛化放大圖

               激光清洗的方式能夠均勻的打出點陣形狀的凹坑,以實現輪胎橡膠表面的毛化。采用高斯光斑的脈沖激光清洗機,控制振鏡分別進行橫向和豎向的激光掃描,通過合適的工藝參數,能夠均勻的增加輪胎橡膠表面的粗糙度,增強硫化后胎體與胎面之間的結合力,實現質量更高的輪胎翻新。

               強遠激光為國家級高新技術企業、山東省創新型中小企業、聊城市先進激光技術創新中心、聊城市新型研發機構、聊城市“一企一技術”研發中心、第七屆“創客中國”中小企業創新創業大賽500強。公司具備激光設備系統設計、集成能力,可實現各種應用場景自動化操作,針對不同客戶應用需求,可定制設計、開發出移動式清洗/焊接平臺、龍門式激光清洗/焊接成套生產線,攻克大幅面、自動化、高精度的協同運動技術,解決行業清洗/焊接難題,開發設備指標、性能達到國內優秀水平,多項重大研究成果填補國內空白。公司將借助核心技術優勢,積極進行激光清洗、焊接產業鏈技術拓展,打造激光清洗、焊接智能裝備領域的綜合技術裝備服務提供商,為廣大企業綠色、高效、優質發展保駕護航。



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