超声波裁切对橡胶轮胎成品有什么提升？

超声波裁切有效提升橡胶轮胎成品的安全性及可靠性。

超声波技术应用于裁切市场主要是用于汽车轮胎的裁切，适合轮胎内衬、胎侧、胎面、三角 胶等裁切。通常而言，轮胎生产工艺流程主要分为密炼、胶部件准备、成型、硫化、最终检测、 轮胎测试六个工序；超声波裁切设备是胶部件准备工序中帘布裁断工段的重要工艺设备，设备性 能直接影响轮胎成品质量的安全性及可靠性。

在超声波裁切技术进入中国市场前，国内轮胎厂商主要采用传统的机械旋转刀片和热刀进行 轮胎裁切，但机械刀片因旋转而产生的鱼鳞状断面以及热刀因过热产生的硫化断面均对轮胎质量 和良率产生较大影响。根据《浅析超声波裁刀在轮胎成型机上的应用》中分析，圆盘刀虽价格便 宜，但在实际生产中存在诸多问题，包括 1）圆盘刀在裁切内衬层的复合件时易出现不稳定、裁 切面宽度不够、裁切面不平整、出现胶粒等情况，以及高速圆盘刀切割时易产生的刀-胶粘连、 断面呈条纹切痕等弊病；2）圆盘刀裁切角度容易发生变化，裁切角度调节相较困难，维护保养 不方便且费时；3）圆盘刀的转速比较快，与圆盘刀刀架的行驶的速度匹配不易调整，且工作过 程中较高转速易导致造成危险等。

相较发达国家，我国超声波轮胎裁切技术的应用起步较晚；直至 2000 年左右，以美国必能 信为主的海外设备供应商才将该技术导入国内。与从传统机械旋转刀片、热刀的工作原理不同， 超声波裁刀切割原理是通过超声波发生器将 50/60Hz 电流转换成 20、30 或 40kHz 的电能， 再通过换能器转换成为同等频率的机械振动，调幅器再将机械振动传递到裁刀，裁刀上接收到了 20 ～ 40kHz 的振动能量，以帮助打开材料的分子结构；依托这一特性，裁切过程中裁刀可以 更容易地将材料分割开。因此超声波裁切不需要特别锋利的刀刃、也不需要大量压力，不会造成 被切割材料的崩边、变形、起毛，具有切口光滑准确、断面压合紧密、裁切温度低、阻力小、效 率高等优点，逐步替代传统刀刃裁切方式，成为轮胎制造行业的主流工艺。

同时，早在 2013 年发表的论文《浅析超声波裁刀在轮胎成型机上的应用》中就指出，使用 超声工艺能带来较高的经济效益，为企业创造实用价值，具体包括：

1）减少时间成本：有效减少裁刀的整改时间及备件损坏更换的时间。

2）减少材料成本：减少裁切质量差所导致的内衬层材料浪费（圆盘刀日均废料达几十条）。

3）减少备件费用：为满足生产需要，共 27 台机器，每套圆盘刀装置要求每月更换 1 次， 每半月打磨 1 次；而圆盘刀费用 2 000 元 /片，每打磨一次费用约 300 元，1 年维修费用约 74.5 万元。一套超声波装置费用高达 6 万元，其中超声波发生器装置约 4 万元，超声波裁刀 1 万元， 换能器 7 000 元，调幅器 3 000 元。经统计，超声波发生器平均 4~5 年更换 1 次，超声波裁刀、 换能器、调幅器 1 年更换 1 次，每年维修费用约 54 万元，每年备件节省费用约 20.5 万元。

4 ）提高产品合格率，有效减少轮胎的退赔率。使用超声波后合格率能提升 0.05%；一天 生产 6 800 条轮胎，按满产计算，其中胎里露线占废品 70%： 6 800 条 ×365 天 ×70%× 0.05%×500 元 =434 350 元，胎稀病疵占废品 30%：6 800 条×365 天×30%×0.05%×1 500 元=558 450 元。综合来看，使用超声工艺的生产线每年产生的额外经济效益可达 119.8 万元。

目前就轮胎切割的技术发展趋势而言，暂时无法用类似激光的、非接触式能量切割的方式来 替代超声波切割；而从实用性来看，超声波较传统圆盘刀等工艺能获得更高经济效益，因此我们倾向于判断超声技术或是现有汽车轮胎裁切的最优方案，未来轮胎工业的超声波裁切技术有望持 续稳定发展。