轮胎电磁感应加热直压硫化模具内鼓瓦感应线圈的优化设计

谭 晶 谭 敏 杨卫民 安 瑛*

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

引 言

硫化是轮胎生产制造的最后一道关键工序，能够赋予轮胎实际应用所需的性能，而轮胎硫化机则是实现这一过程的设备。传统硫化机多采用蒸汽、过热水加热的方式，含有柔性胶囊和蒸汽室，将过热高压蒸汽通入胶囊内，通过热传导的方式将轮胎加热硫化。据统计，硫化工序耗能占轮胎生产过程总耗能的60%[1]，但能耗的有效利用率不到40%，绝大部分的热能消耗在管路循环中，因此蒸汽传热效率低，能量浪费严重。在硫化过程中过热水的冷凝会导致轮胎上下部分温差较大，造成轮胎硫化不均匀，影响最终轮胎成品的品质。由于传统硫化机采用蒸汽、过热水等介质来提供压力和温度，而介质的温度与压力之间存在相互关系，所以在硫化过程中难以对温度和压力分别进行精确控制。

直压硫化技术通过将压力与温度的来源分开，采用液压及可涨缩金属模具提供压力，使用电磁感应加热提供温度，从而实现对硫化过程中压力和温度的精准控制[2]。其中，直压电磁感应加热工艺将电磁线圈铺设于鼓瓦内表面，上下热板通过高频交流电产生的交变磁场在工件内部产生涡流，进而实现工件的自生热[3-4]。与传统工艺相比，直压电磁感应加热技术具有成型精密、耗能少、升温速度快和控温精确的优点[5]。

电磁加热与蒸汽加热方式相比，由于鼓瓦作为热源与轮胎直接接触，从而提高了传热效率[6]。……