轮胎直压硫化工艺的有限元仿真

2016-07-27贺建芸张金云薛梓晨焦志伟

橡胶工业 2016年3期

唐霞，贺建芸，张金云，薛梓晨，焦志伟*

（1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029；2.轮胎设计与制造工艺国家工程实验室，北京 100029）

随着汽车工业的发展，人们对轮胎安全性和舒适性的要求也越来越高。轮胎不仅应在结构设计方面有所突破，在硫化工艺方面也不宜沿用过去的观念。

轮胎的结构和组分比较复杂，在硫化过程中各部位的硫化程度不同，因此研究轮胎各部位的硫化过程对优化硫化工艺有重要意义。要实现低碳节能的目标，就必须通过改进轮胎结构、材料和硫化工艺，用最低的热量使轮胎获得最佳的力学性能。在实际生产中，工厂一般通过测量轮胎硫化温度计算硫化程度。相比计算机模拟，实际测量的方法耗时耗力，并且没有考虑后硫化对硫化程度的影响。橡胶硫化是轮胎生产过程中耗能最多的环节，利用计算机模拟轮胎的实际硫化历程并计算各部位的硫化程度，确定合理的硫化条件，可从整体上提高轮胎性能[1]。

本工作以255/30R22轮胎为例，用Abaqus软件建立有限元模型，并进行蒸汽加热工艺和直压硫化工艺的模拟，将两次模拟得出的温度场与实际蒸汽硫化工艺采集的温度数据进行对比。模拟时考虑硫化反应热和后硫化效应，用子程序HETVAL加载硫化反应热，得到两次模拟的温度场，由子程序UVARM编写的阿累尼乌斯方程式得到硫化程度场[2]。