1839年,橡胶硫化技术诞生,为轮胎制造带来革命性进步。如今,轮胎设计和制造技术已实现巨大飞跃。本文将带您走进德国汉诺威的马牌轮胎研发中心,一探究竟。马牌轮胎在全球有五大研发基地,我们参观了位于汉诺威的最古老中心。这里虽外表古朴,内部却配备了现代化研发设备。轮胎并非简单的黑色橡胶,其内部结构复杂,不同部位采用不同橡胶配方,以满足气密性、耐磨性等需求。轮胎制造工艺包括原材料选择、部件组装、硫化成型等环节。硫化是关键工序,可显著提升轮胎的物理机械性能。轮胎外表面的图案则是在硫化过程中通过模具压印而成。在马牌轮胎的”混炼室”,工程师们精心调配各种橡胶材料,制作试样供检测。天然橡胶的理化性能因产地和年份而异,需定期混合测试以保证轮胎性能稳定。耐久性实验室通过模拟实际行驶状况,测试轮胎的耐磨性和性能衰减,以优化材料和设计。轮胎分析实验室则对测试轮胎进行解剖分析,检查内部结构,找出问题并改进。马牌轮胎还引入了X光机,用于研发阶段的轮胎内部结构检测。此外,马牌坚持工匠精神,部分轮胎花纹由专业雕刻师手工雕刻,精度控制在0.2mm以内。马牌轮胎研发中心展现了其百年轮胎企业的技术传承和创新精神。从复杂的轮胎结构设计到精细的制造工艺,再到严格的性能测试,马牌轮胎的每一个环节都体现了对品质的极致追求。随着新能源汽车产业的崛起,马牌轮胎将继续在低滚阻、轻量化等领域深耕,为消费者提供更优质的产品。
1839年,美国人查尔斯·固特异发明了橡胶硫化技术,使橡胶具有更好的弹性、耐热性和拉伸强度,并且不溶于有机溶剂。正是橡胶硫化技术的发明,使得轮胎制造技术发展迅速,开发出性能更好、耐久性更强的轮胎。与100多年前相比,如今的轮胎设计和制造技术取得了翻天覆地的进步,各方面性能早已突飞猛进。今天,我们将走进德国汉诺威马牌轮胎中心,了解马牌轮胎如何将工匠精神融入轮胎工艺。由于照片不能在R&D;中心内拍摄,本文将以官方地图介绍。
●第一眼看到马牌轮胎R&D;中心
马牌轮胎在全球有五个基地,分别位于美国北卡罗来纳州夏洛特市、美国密歇根州奥本山市、德国汉诺威市、德国萨克森州、斯洛伐克普乔夫市和马来西亚佩塔林加亚市。我们参观了德国萨克森汉诺威最古老的轮胎R&D;中心。
如果想在地图上查询德国马胎研究中心,可以输入“Jä德国汉诺威30419德康30号”。R&D;中心的红砖墙散发出强烈的历史感。事实上,其内部的R&D;设备已经被现代设备所取代,以实现高效的产品研发。
●轮胎不仅仅是一块黑色的橡胶。
要了解轮胎的研发过程,首先要了解轮胎的结构。轮胎不完全是橡胶,内部不同位置有胎圈、帘线、钢丝带。轮胎上不同位置的橡胶会采用不同的配方。例如,轮胎的内衬里和胎面会采用不同的配方。内衬更注重气密性,而胎面则应考虑耐磨性、制动性等综合性能。下图为普通乘用车轮胎的解剖结构。
●轮胎制造工艺简述
轮胎的主要原材料包括构成帘布层的帘线、构成钢带的钢丝以及各种配方的橡胶。轮胎的生产涉及大约10种不同的橡胶,包括15-20种不同的成分。这些部件包括气密层、帘布层、三角带、胎侧、缓冲层、胎冠层、胎面等。每组通过装配工艺由轮胎毛坯组成,然后通过硫化工艺对毛坯进行加热、加压、硫化,形成轮胎成品。成品轮胎经外观检查和机器检查合格后才能出厂。
我们在轮胎外表面看到的图案是在硫化过程中通过模具压印在胎坯表面的。硫化作为轮胎生产的最后一道工序,可以增强组成轮胎的各种橡胶的弹性、耐热性、耐溶剂性和耐腐蚀性,具有汽车轮胎所需要的优异物理机械性能。
●配方开发就像在面包店烤面包。
首先,我们参观了制造轮胎橡胶试样的“混炼室”,中文翻译为“橡胶共混实验室”。工程师将在这里使用天然橡胶、聚丁二烯橡胶、硅胶、炭黑、软化剂等材料制作各种橡胶样品,供检测部门进行相关检测,性能优异的样品将应用于批量生产的轮胎产品。
在构成轮胎橡胶的所有材料中,天然橡胶的“变数”最多。天然橡胶的理化性能因产地和年份的不同而存在较大差异,在一定程度上影响最终轮胎产品的性能。为了保证最终轮胎产品的质量和性能的稳定性,混炼室的工程师需要根据现有轮胎产品的配方,定期将世界各地的天然橡胶与其他材料混合制成橡胶样品,供测试部门进行相关测试。
混合的橡胶材料将被机器加热和熔化,并搅拌形成柔软的黑色混合物。随后,黑色混合物将被辊压平,形成平板橡胶。切割后,这些橡胶片将被放入模具中进行热处理,最终生成测试部门要求的测试样品规格。
实验室里制造轮胎橡胶的材料有上万种,包括各种天然橡胶、炭黑、硅胶等。具体的橡胶配方样品可根据客户的需求制作。).
●耐久性实验室——用巨大轮毂测试轮胎耐磨性的地方。
随着车辆的行驶,轮胎表面的橡胶会不断磨损,胎面会逐渐变薄。轮胎胎面变薄、胎面磨损均匀不仅会影响轮胎的抓地力、滚动阻力等特性,还会影响行驶时产生的噪音。
耐久性实验室通过轮毂和轮毂上的砂纸模拟轮胎在实际路面上的行驶状况,观察轮胎实际行驶一定里程后各种性能的衰减和内部结构的变化,从而优化材料、花纹设计等方面,使轮胎产品在整个生命周期内的性能更加稳定。
一个轮毂对应六个轮胎,安装在轮胎上的支架可以通过调整角度来模拟车辆悬架的定位参数,通过调整轮胎与轮毂之间的压力来模拟车辆的重量,使耐久性试验更接近真实情况。
●轮胎分析实验室-测试轮胎解剖室
轮胎产品批量生产前,测试样品将进行各种性能测试。),达到标准后才能进行批量生产。完成各种测试的轮胎将被运送到轮胎分析实验室进行分析。该实验室的工程师将首先检查测试轮胎的外观,并记录各种参数和损坏或异常磨损。然后对试验轮胎进行“解剖”,看内部结构。如果内部结构受损,就要找出原因,改进配方或工艺。
正常情况下,轮胎内部零件应紧密连接。如果零件相互分离,说明轮胎产品有问题,需要进一步的问题分析。
无论是乘用车轮胎还是商用车轮胎,检测后的破坏性拆卸检查都是必要的。但是商用车轮胎尺寸大,各个部件的强度都比乘用车轮胎高,人工拆卸的劳动强度太大。在这个轮胎分析实验室里,还有一个专门拆卸商用车轮胎的设备,以减轻工人的劳动强度。
●轮胎研发专用x光机
当人们去医院看病时,医生可能会根据诊断的需要,要求病人进行x光检查。x光机可以通过图像在胶片上显示患者身体的内部结构,从而为医生的判断提供参考。x光机也将用于轮胎研发。
●德国企业不可或缺的工匠精神——轮胎花纹手工雕刻
对于开发阶段的一些轮胎,马牌不会做压花图案的模具,因为成本太高,不符合经济原则。这些正在开发的轮胎有很大一部分是由专门的轮胎雕刻师一个一个雕刻出来的。
手工雕刻的轮胎花纹也必须达到一定的精度,这样才能在实际的轮胎测试中验证花纹设计对轮胎性能的影响。马牌规定手工雕刻轮胎花纹的误差必须控制在0.2mm以内。
但由于橡胶配方的限制,自动雕刻机无法为了提速而无限提高刀盘温度。因为刀头温度过高会改变橡胶原有的性能,影响后续测试的准确性。因此,虽然自动雕刻机可以连续工作,但由于橡胶配方的限制,工作速度无法超过人类太多。马品牌的轮胎雕刻室有16台雕刻机和几台自动雕刻机,每年可雕刻多达2000个轮胎,包括概念轮胎和新开发的量产轮胎。
全文摘要:
R&D;和轮胎的制造是一个复杂的系统工程,涉及的开发系统和流程远比想象中复杂。参观马牌R&D;中心只是一瞥。但即便如此,我们也可以看到马牌作为百年轮胎企业在技术上的传承,比如手工雕刻轮胎花纹的传承就是一个很好的例子。马品牌完整的轮胎研发制造体系经过一百多年的“淬火”,已经非常成熟,这是其产品性能和质量稳定的保证。展望未来10年,轮胎技术不会突飞猛进,轮胎性能的增长会非常缓慢。但随着新能源汽车产业的崛起,对低滚动阻力、轻量化轮胎的需求将会增加,这将成为未来10年马牌轮胎的重要研发方向。
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