Как делают шины?
17 июля 2012 | Это интересно
Ярославский шинный завод — одно из старейших шинных предприятий России. Мы посмотрим, как производятся и тестируются современные автомобильные шины Cordiant.
Первая в мире резиновая шина была сделана Робертом Уильямом Томсоном в 1846 году, но его изобретение не было развито в серийное производство. Повторно идея пневматической шины возникла только в 1887 году, когда шотландец Джон Данлоп придумать надеть на колесо трехколесного велосипеда своего 10-летнего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом.
А уже в 1890 г. молодой инженер Чальд Кингстн Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать на обод, который впоследствии получил углубление к центру. Тогда же англичанин Бартлетт и француз Дидье изобрели вполне приемлемые способы монтажа и демонтажа шин. Всё это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле.
Основными материалами для производства шин являются резина, которая изготавливается из натуральных и синтетических каучуков, и корд. Кордовая ткань может быть изготовлена из металлических нитей (металлокорд), полимерных и текстильных нитей. Шина состоит из каркаса, слоев брекера, протектора, борта и боковой части.
На фотографии вы видите будущий корд.
Невулканизированная резина очень липкая, поэтому она сматывается в бобины с прокладкой из специального материала, который потом позволяет её легко размотать.
Заготовки в таких вот бобинах отправляются на склад. Таблички с цифрами — это размеры ширины корда.
Здесь начинается производство протектора. Лента резины заправляется в машину, где методом экструзии превращается в будущий протектор.
Для быстрой визуальной оценки размера шины на протектор наносится цветовая маркировка.
Борт позволяет покрышке герметично садиться на обод колеса. Для этого предназначены бортовые кольца и внутренний слой вязкой воздухонепроницаемой (для бескамерных шин) резины.
Проволока с этих катушек поступает на станок, где покрывается резиной.
На этом станке обрезиненная проволока закручивается под необходимый диаметр и нарезается кружочками.
Получаются такие вот бортовые кольца, которые являются основой для производства всего борта.
Борт собирается здесь. Чуть ниже вы найдете видео этого процесса.
Самый интересный этап — сборка покрышки. На этот станок поступают все необходимые заготовки.
Станок из класса «Слава роботам!». Сборщик только навешивает бортовые кольца.
А дальше аппарат все делает сам: он собирает все компоненты покрышки и раздувает заготовку воздухом под протектор с брекером.
После сборки покрышки она по конвейеру отправляется дальше…
… где её ждет контроль — проверка веса и визуальный осмотр на дефекты.
После этого заготовка отправляется в самый интересный цех, где происходит вулка
низация. Но сначала посмотрим на процесс подготовки пресс-форм.
Сама по себе пресс-форма состоит из нескольких сегментов, которые образуют рисунок протектора, надписи и все линии на боковинах. И самое главное — усики на новых шинах!
Оказывается, усики — это каналы для отвода воздуха при вулканизации. И при использовании они забиваются первыми. После этого пресс-форму надо очищать.
Горячий процесс — горячий цех!
На этих станках происходит процесс вулканизации.
Заготовка шины подается внутрь. Снаружи она обжимается пресс-формой, а внутри раздувается пузырь, чтобы покрышка не провалилась в себя. При этом подается горячий пар под высоким давлением.
Покрышка установлена на место, и сейчас сверху опустится пресс-форма.
Это нерабочий станок, но здесь видны те самые надувающиеся пузыри.
Тут очень жарко, и какая-то особая дымка.
Если заглянуть внутрь станка вулканизации, то можно увидеть индустриальную красоту в первозданном виде.
После вулканизации готовая покрышка снова проходит контроль. На этом месте специальные работницы осуществляют визуальный осмотр.
Далее каждая покрышка уже автоматически проверяется на соответствие всем необходимым параметрам.
На заводе постоянно идет процесс изготовления новых смесей, составов и рисунков протектора для новых шин. Это все испытывается на специальных машинах.
Разобранная машина для испытаний. Маховик вращается электромотором, а шина крутится уже от него.
Новый станок, который позволяет испытывать в разных погодных условиях шесть покрышек одновременно.
В этом ангаре проходят испытания авиационных шин на взлеты и посадки.
Очередной цикл испытания при взлете.
А вот посмотреть на производство авиационных шин просто так нельзя — для этого нужно разрешение ФСБ и прочие бюрократические заморочки.
Как делают шины для автомобилей?
Говоря об автомобильной резине, мы редко задумывается из чего и как делают этот товар. А между тем всё не так просто, как может показаться на первый взгляд. Технология производства покрышек включает множество этапов и нюансов. Начальной стадией создания автомобильных шин является разработка их профиля и рисунка протектора посредством специализированных компьютерных программ объёмного моделирования. Далее компьютер просчитывает и анализирует эффективность шины в различных ситуациях и условиях эксплуатации, после чего устраняются недостатки, пробные образцы нарезаются на специальных станках вручную и тестируются в реальных условиях.
Содержание статьи :
- Изготовление резиновой смеси
- Производство компонентов
- Сборка и вулканизация
- Видео по теме
В результате испытаний происходит сбор информации для сравнения с показателями лидеров рынка того же класса, после чего осуществляется финальная доводка, предшествующая запуску на конвейер и массовому производству.
Изготовление резиновой смеси
Материал, из которого изготовлена покрышка, имеет первостепенное значение. Следует понимать, что шины различных производителей существенно отличаются в первую очередь свойствами резины, состав которой зачастую является коммерческой тайной. Столь серьёзный подход объясняется тем, что резиновая смесь определяет технические характеристики шин, включая:
- Уровень сцепления с дорогой.
- Долговечность и надежность.
- Сезонность и износостойкость.
Состав резины современных автопокрышек включает множество материалов и компонентов: всевозможных присадок и химических соединений, которые и определяют свойства и поведение шин. Подбором и комбинацией этих элементов занимаются целые лаборатории в каждой компании, ведь именно химические добавки и их дозировка позволяют изделию превзойти конкурентов. Базой же для всех служит обычная резина, состав которой ни для кого не является секретом. Она состоит из:
- Каучука, который бывает изопреновым (натуральным) и синтетическим, и является основой резиновой смеси (от 40 до 50 процентов состава).
- Технического углерода (промышленная сажа), благодаря молекулярным соединениям которого шина имеет не только чёрный цвет, но и становится прочной и устойчивой к износу и температурам (от 25 до 30 процентов состава).
- Кремниевой кислоты, повышающей показатели сцепления покрышки с влажным покрытием, и применяемой в основном иностранными шинниками (примерно 10 процентов состава).
- Смол и масел, выступающих вспомогательными составляющими для обеспечения мягкости и эластичности изделия (около 10-15 процентов состава).
- Вулканизирующих агентов, роль которых чаще всего отводится соединениям серы и специальным активаторам.
Отметим, что российский каучук признан лучшим во всём мире, а потому востребован и применяется большинством ведущих мировых компаний-производителей. А поскольку синтетический каучук уступает натуральному по всем показателям, то в этой области РФ останется лидером ещё очень долго.
Производство компонентов
Технологический процесс создания шины, кроме прочего, включает в себя несколько параллельных этапов изготовления её компонентов, среди которых:
- Прорезиненная лента – это первичная заготовка для изготовления протектора, разрезаемая в зависимости от требуемого размера.
- Брекер и каркас – элементы, несущие ответственность за устойчивость к порезам, прорывам и прочим повреждениям. Также брекер и каркас отвечают за жёсткость всей конструкции покрышки.
- Борт шины — является наиболее жёсткой её частью, и обеспечивает герметичность при монтаже на обод колеса.
В качестве материала для каркаса и брекера современных шин служит либо металлокорд, либо стекловолокно. Последнее применяется при изготовлении покрышек класса «премиум», в то время как металлокорд незаменим в моделях, предназначенных для оснащения грузового автотранспорта.
Сборка и вулканизация
Заключительным этапом производства автопокрышки является сборка. Данная технологическая процедура выполняется методом наложения слоев каркаса, боковин, борта и протекторной части, и осуществляется на специальном сборочном барабане. После компоновки и придания нужной формы все составляющие элементы соединяются в монолитную конструкцию посредством процедуры вулканизации.
Далее изделие проходит необходимые проверки, маркируется и отправляется на рынки по всему миру.
Видео по теме:
How A Tire Is Made
Современная шинная технология сочетает в себе уникальное сочетание химии, физики и техники, чтобы обеспечить потребителям высокий уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности. Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и требованиям к производительности, указанным производителем конкретной модели автомобиля.
Каждая шина тщательно проверяется, и для дополнительных испытаний на безопасность отбираются случайные образцы. В рамках этих испытаний шины подвергают рентгеновскому излучению, разрезают и осматривают, обкатывают на тестовых колесах или испытывают на дороге для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик.
При правильном уходе шины могут прослужить долго — обычно от 40 000 до 80 000 миль, в зависимости от применения.
Целых двести различных сырьевых материалов объединяются в уникальную смесь химии, физики и техники, чтобы предоставить потребителям высочайший уровень комфорта, производительности, эффективности, надежности и безопасности, который могут обеспечить современные технологии и креативность. Вот основные этапы:
Планирование и проектирование
Многие шины разрабатываются по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать нагрузкам и эксплуатационным характеристикам, указанным производителем конкретной модели автомобиля. Процесс начинается с компьютера, который преобразует математические данные об особых потребностях автомобиля в технические характеристики. Затем изготавливается прототип шины для проверки способности конструкции шины обеспечивать желаемые характеристики. Индивидуальная разработка шины для конкретного автомобиля обычно занимает много месяцев испытаний, осмотров и проверок качества производителями шин и автомобилей.
Только после этого производитель транспортного средства оформляет заказ.
Производство
Производственный процесс начинается с выбора нескольких типов каучука, а также специальных масел, технического углерода, пигментов, антиоксидантов, диоксида кремния и других добавок, которые в совокупности обеспечивают желаемые характеристики. Отдельные составы используются для разных частей шины. Машина, называемая смесителем Бенбери, объединяет различные сырьевые материалы для каждого соединения в гомогенизированную партию черного материала с консистенцией жевательной резинки. Процесс смешивания контролируется компьютером для обеспечения однородности. Затем смешанные материалы отправляются на машины для дальнейшей переработки в боковины, протекторы или другие части шины.
Затем начинается сборка шины. Первым компонентом шиномонтажного станка является внутренний слой, специальная резина, устойчивая к проникновению воздуха и влаги и заменяющая внутреннюю камеру.
Затем идут слои и ремни корпуса, которые часто изготавливаются из полиэстера и стали. Слои и ремни придают шине прочность, а также гибкость. Ремни обрезаются под точным углом и размером, указанным шинным инженером, чтобы обеспечить желаемые характеристики плавности хода и управляемости. Пряди стальной проволоки с бронзовым покрытием, сформированные в виде двух обручей, вживляются в боковину покрышки, образуя борт, который обеспечивает герметичное прилегание к ободу колеса. Протектор и боковины устанавливаются на брекер и слои кузова, а затем все детали плотно прижимаются друг к другу. Конечный результат называется «зеленой» или невылеченной шиной.
Последний шаг — вылечить шину. «Зеленая» шина помещается в форму и надувается, чтобы прижать ее к форме, формируя протектор и идентификационную информацию о шине на боковине. Затем его нагревают при температуре более 300 градусов по Фаренгейту в течение двенадцати-пятнадцати минут, вулканизируя его для соединения компонентов и отверждения резины.
( ФАКТ : Этот процесс отверждения от двенадцати до пятнадцати минут предназначен только для шин легковых автомобилей и легких грузовиков, отверждение внедорожных и больших шин может занять день из-за их размера!) Каждая шина затем проверяется, и образцы шин случайным образом берутся из линии и тестируются. Некоторые из них подвергаются рентгеновскому излучению, некоторые разрезаются на части для поиска дефектов, другие обкатываются на тестовых колесах или проходят дорожные испытания для оценки управляемости, пробега и тяговых характеристик.
Взгляните поближе на то, как шины для мотоциклов изготавливаются из Shinko ? Если это вы, и вы когда-нибудь задумывались, как делают мотоциклетные шины, то у людей, стоящих за каналом Beautiful Work на YouTube, есть видео для вас. Это канал, который специализируется на таких типах видео, вникая в процессы, используемые компаниями в Южной Корее для производства всего, от бейсболок до кирпичей. Это видео, тем не менее, полностью посвящено мотоциклетным шинам, и мы получаем примерно 11-минутный взгляд на производственную линию Shinko.
Если вы просто слушаете это и смотрите изображения на экране, то вы получите в основном серийный ASMR, конечно, без каких-либо химических запахов, которые ваш мозг ожидает от производства чего-то вроде шин. Однако, если вы включите скрытые титры, вы будете получать выборочные биты информации, попадающие в течение видео, которые говорят вам, что происходит. Скрытые субтитры были написаны на английском языке, поэтому, хотя вы можете выбрать автоматический перевод в языковых настройках, вам, вероятно, больше всего повезет.
Этот процесс, как и любой другой процесс, связанный с смешиванием, требует установленного рецепта. Рабочие берут предписанное количество каучука или натурального и невулканизированного каучука, а затем добавляют к нему определенное количество других веществ. Это могут быть стабилизирующие материалы, различные химикаты и даже определенное количество синтетического каучука, в зависимости от того, что требует рецепт.
Все это смешивается и комбинируется, пока не получатся большие листы, прошедшие все этапы смешивания и комбинирования.
Если вы когда-либо просматривали описания производителей шин и слышали разговоры об использовании различных составов плечевой зоны и протектора, то это видео наглядно демонстрирует, как именно это происходит. Когда приходит время формовать настоящие шины, рабочие стягивают вместе длинные полоски соответствующих шинных составов, соединяя их вместе надлежащим образом.
Они помещаются вокруг и в форму для шин, которая затем штампует такие элементы, как соответствующий рисунок протектора, логотип компании и любую другую соответствующую информацию на их поверхности. После того, как шины выходят из пресс-форм, они проходят проверку на соответствие стандартам контроля качества — и, по крайней мере, в этом видео эта часть выполняется людьми, а не роботами.