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应用典例 | 激光清洗技术在轮胎橡胶行业中的应用

发布时间:2023-04-17  来源:山东产研强远激光科技有限公司

      激光清洗技术是近年来新兴的一种绿色清洗技术,就其用于模具清洗的机理而言,是利用模具基体与表面附着物对某一激光波长的能量吸收程度有较大差别,辐射到表面的激光能量大部分被表面附着物所吸收,使之受热、汽化蒸发或瞬间膨胀,并被表面形成的蒸汽流带动,脱离物体表面,从而达到清洗目的。激光清洗相对于干冰清洗的优势在于清洗过程成本低,可以清除各种不同厚度、不同成分的污物,清洁过程易于实现自动化控制、远距离遥控清洗,且清洗过程无二次消耗。

一、激光清洗技术在轮胎模具领域应用

模具是轮胎硫化生产过程中所使用的重要工具,轮胎模具在使用过程中受到橡胶、配合剂以及脱模剂的综合沉积污染,不可避免地会出现积碳、粘胶、脱模难等问题,造成花纹污染死区,干净的模具对于获得高质量的产品至关重要,必须经常清洗模具以保持其表面洁净度,才能保证模具的寿命及轮胎质量。



      轮胎模具常用的清洗方法主要包括机械清洗、化学清洗、超声清洗以及干冰清洗。尽管这些清洗方法在清洗行业中得到广泛的应用,但在在线式高精度的自动化清洗要求下,其应用受到很大的限制。相对其他清洗方法而言,干冰清洗在轮胎模具领域具有独特的技术优势,成为目前模具清洗的主流方法,但干冰属于化工用品,原材料制备、运输困难,二次消耗较大,清洗成本相对较高。

二、激光清洗技术在静音胎内壁清洗领域应用

新能源汽车比常规内燃机汽车更安静,新能源汽车的发展也对轮胎噪声的控制提出了更严格的要求。新能源车轮胎在橡胶配方、轮胎高宽比、轮胎体积、胎面材料、胎面花纹等方面进行改善便可更加适应新场景的需求。

激光清洗技术作为一种"绿色"清洗工艺,在静音轮胎生产制造过程有着良好的应用,利用聚焦的高能量激光束,照射有机高分子材料表面,使材料表面发生物理、化学变化,从而改变其性能。能够有效提高轮胎质量及生产工艺,提升轮胎和车身的匹配性,改善整车的综合性能。通过在轮胎内壁涂覆软固态胶状高分子复合材料,实现防爆、防扎、防漏功能,同时在防漏胶表面粘贴上一层聚氨酯海绵,实现隔音隔热,吸收空腔噪音的静音效果。

       激光清洗能够有效轮胎内壁上残余的隔离剂,提高复合材料的涂覆和聚氨酯海绵的粘贴。清洗过程不用耗材,对轮胎无损伤,效率高、一致性好,可实现自动化清洗。




通过选用脉冲激光设备,通过制定合理的工艺流程,对样件进行评估。通过达因笔测试,获得不同参数下的表面张力数值。结果显示,不同的工艺参数(激光能量密度,处理效率)会对轮胎内壁的表面张力产生影响,针对静音轮胎的生产流程要合理制定工艺参数。通过测试,激光清洗均匀,满足基材损伤远满足要求。清洗后内面摩擦系数提升>37mN/m, 表面张力达到40dyne/cm

      使用粗糙度测试仪对激光处理后表面进行测试,区域为S1-S4,对应不同的工艺参数,测试标准为ISO1997,曲线为R,滤波为GAUSS。结果显示,不同参数对表面粗糙度有不同程度的影响,在图中,S3区域的粗糙度最大,与达因笔测试结果相吻合,且激光处理后大大增加了表面的粗糙度。

1000倍下观察发现激光照射的地方出现大量的普遍分布的小凹块,颗粒尺寸达到微米级别,当激光打在物质表面,会破坏橡胶链状结构,产生这种不规则的凹块特征,提高表面粗糙度。





采用激光清洗轮胎内壁,无需耗材,对轮胎无损伤,清洗速度快,质量一致性好,可实现自动化清洗,无需传统打磨的后续清屑作业和湿式清洗的后道吹干作业流程。激光清洗无污染物排放,即洗即用,为静音胎、自修复胎和自检测功能胎的后续粘接做好高质量准备。



三、激光清洗技术在轮胎橡胶毛化领域应用

目前,随着我国经济的不断发展,对于汽车、卡车之类的发展规模也在不断的扩大,从而导致轮胎的更换量也积极攀升,进而使得废旧轮胎的丢弃量大比例上升,如果直接丢弃废旧轮胎,不仅造成资源的浪费,同时,还会污染环境。在更换下的废旧轮胎中很所都是基本情况保持良好的轮胎,对其进行翻新处理,依旧能够进行使用。

传统上将只对胎面进行贴胎面重新硫化的过程称之为轮胎翻新可视轮胎损坏程度的不同,分别采取顶翻、肩翻或全翻工艺进行翻新。传统的轮胎翻新方式是将混合胶粘在经磨锉的轮胎胎体上,然后放入固定尺寸的钢质模型内,经过温度高达 150℃以上硫化的加工方法,俗称热翻新,或热硫化法。



轮胎外壁毛化设备

在翻新前,需对经过清洗后的轮胎胎面进行打磨处理,将轮胎胎面打磨至螺纹状粗糙状态。通过打磨的方式增加粗糙度效果不均匀,且容易产生伤洞,不利于后续的胎体与胎面的硫化结合,以致于翻新后的轮胎产品质量达不到标准。


表面毛化放大图

 激光清洗的方式能够均匀的打出点阵形状的凹坑,以实现轮胎橡胶表面的毛化。采用高斯光斑的脉冲激光清洗机,控制振镜分别进行横向和竖向的激光扫描,通过合适的工艺参数,能够均匀的增加轮胎橡胶表面的粗糙度,增强硫化后胎体与胎面之间的结合力,实现质量更高的轮胎翻新。

 强远激光为国家级高新技术企业、山东省创新型中小企业、聊城市先进激光技术创新中心、聊城市新型研发机构、聊城市“一企一技术”研发中心、第七届“创客中国”中小企业创新创业大赛500强。公司具备激光设备系统设计、集成能力,可实现各种应用场景自动化操作,针对不同客户应用需求,可定制设计、开发出移动式清洗/焊接平台、龙门式激光清洗/焊接成套生产线,攻克大幅面、自动化、高精度的协同运动技术,解决行业清洗/焊接难题,开发设备指标、性能达到国内优秀水平,多项重大研究成果填补国内空白。公司将借助核心技术优势,积极进行激光清洗、焊接产业链技术拓展,打造激光清洗、焊接智能装备领域的综合技术装备服务提供商,为广大企业绿色、高效、优质发展保驾护航。



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