Автомобільні шини для нас настільки звичний предмет, що ми навіть не замислюємося про складність їхнього виробництва. Перш ніж шину можна буде встановити на машину відбувається кілька процесів. У створенні кожної шини беруть участь як прості працівники заводу, а й безліч вчених.

Шлях нової шини від дослідницького центру до автовласників

Великі корпорації мають кілька тисяч співробітників, певна частина яких має вчені ступені. Їхнє основне завдання придумати новий видпротектора, від зовнішнього виглядуякого залежить якість зчеплення з дорожнім полотном, керованість авто, економічне витрачання бензину, показники шуму. Немаловажний тут і склад гуми, що впливає на довговічність конструкції.

Практично всі розробки виконуються у спеціальних комп'ютерних програмах. Працівники дослідницького центру моделюють поведінку шини та вибирають варіант з добрими характеристиками. Потім роблять пробні зразки і випробовують їх у польових умовах. Якщо нова шинапоказала результати краще, ніж інші моделі того ж класу, її запускають у серійне виробництво. Попередньо можуть зробити поправки.

Етапи виробництва автомобільних шин

Кожен автомобільний концерн має свої виробничі тонкощі, які він не хоче розкривати. Проте основні процеси та його послідовність аналогічні.

Виготовлення гумової суміші

Склад суміші у кожної компанії свій. Хіміки підбирають пропорції та список компонентів таким чином, щоб він забезпечував оптимальне співвідношення між тривалим терміном експлуатації та якістю зчеплення. Основні складові гумової суміші:

• Каучук- Основа будь-якої гуми. Може використовуватись природного чи синтетичного походження. Багато закордонних виробників закуповують каучук у Росії.
• Промислова сажа. Інакше її ще називають технічний вуглець. Вона підвищує опір розриву та стирання. Сажа відповідає за молекулярну сполуку під час вулканізації і надає особливого кольору гумі.
• Кремнієва кислота. Американські та європейські компанії через недостатню кількість природного газу для виробництва технічного вуглецю на своїх територіях стали використовувати кремнієву кислоту. Повністю замінити промислову сажу кремнієва кислота не може, тому що не надає високої міцності гумі. Натомість вона покращує зчеплення з мокрою поверхнею. За кордоном речовину позиціонують як екологічний компонент у складі гуми. Кремнієва кислота під час експлуатації шини менше витирається і залишає чорних слідів на асфальті.
• Олії та смоли. До складу суміші входять, щоб надати готовому продукту необхідного рівня жорсткості.
• Вулканізаційні активатори. До них належать сірка, оксид цинку, стеаринові кислоти. Вони виступають як ініціатори і каталізатори процесу вулканізації, а також створюють просторову сітку між молекулами полімеру.

Виготовлення компонентів шини

Компоненти шини ділять дві основні групи, які виготовляють паралельно. До першої групи відносять протектор, гермошар, боковини, до другої – бортові кільця, металокорд, текстильний корд.

Складання автомобільної шини

На один барабан намотуються послідовно брекер, бандаж нейлоновий, протектор. На другому барабані з'єднують бортове кільце та апекс разом з гермошаром та боковинами. Після чого обидві частини об'єднують, у результаті виходить «сира» шина. Вона повністю готова до наступного процесу.

Вулканізація

У спеціальній установці «сиру» шину надувають та обробляють під впливом високої температури (170-205 градусів Цельсія) та тиском 22 бар. Значення температури та тиску залежать від виду шини та можуть відрізнятися від наведених параметрів. На завершальному етапі поєднуються всі компоненти в єдине нерозривне ціле. Час вулканізації близько 10 хвилин. Після чого шина набуває звичного нам зовнішнього вигляду.

Контроль якості

Готові автомобільні шиниоглядають досвідчені співробітники, а потім перевіряють машини-автомати. Продукція з вадами утилізується та не потрапляє до споживачів. Контроль якості може відбуватися і після завершення деяких етапів, наприклад, перевіряється склад гумової суміші. Весь технологічний процес переважно виконується машинами та комп'ютерами. Людина переважно стежить за роботою залізних помічників.

Висновок

Створення та проектування нових шин досить складний технологічний процес. У виготовленні кожної покришки задіяно чимало праці та наукових розробок. На заводі шина проходить кілька етапів від створення гумової суміші до вулканізації. Перед потраплянням до споживача якість кожної шини перевіряється людиною та роботизованою машиною.

Технологія виробництва шин починається з її розробки за допомогою спеціальної комп'ютерної програми, що малює різні модифікації протектора та профілю шини. За допомогою програми прораховується поведінка кожного з варіантів покришки на дорозі у різних ситуаціях. Після чого, ті з шин, які показали найкращі результати у моделованих дорожніх тестах, нарізуються вручну на верстаті і проходять тестування в реальних дорожніх умовах. Потім технічні показники кожної шини, що тестується, порівнюються з кращими показниками вже існуючих покришок аналогічного класу, по необхідності проходять доведення і запускаються виріб в серійне виробництво.

Етапи виробництва автомобільних шин

1. Виробництво гумової суміші

Перший етап створення будь-якої покришки полягає у виготовленні гумової суміші, склад якої у кожної компанії-виробника індивідуальний і зберігається в строгому секреті. Обумовлюється це тим, що саме від якості гуми шини залежать такі її технічні характеристики, як:

• рівень зчеплення із дорожнім полотном;
• надійність;
• робочий ресурс.

Сировина та витратні матеріали

Технологія виробництва шин вимагає наявності безлічі різних компонентів, матеріалів та хімічних сполук без яких неможливо. У цій статті ми перерахуємо лише основні з цих компонентів.

Все це досягається завдяки роботі хіміків, що підбирають, комбінують компоненти та їх вміст у гумі відповідно до власного досвіду та комп'ютерних даних. Як правило, саме від правильного дозування компонентів залежить якість гуми, так як її склад ні для кого не секрет і включає наступні компоненти:

• каучук, що становить основу гумової суміші, який може бути як синтетичним, так і дорожчим ізопреновим. Як показує практика, російський каучук вважається найкращим у світі і досі використовується найвідомішими іноземними компаніями-виробниками для виготовлення своєї продукції;
• промислова сажа, вона ж технічний вуглець, що надає гумі характерного кольору і відповідає за її міцність і зносостійкість, оскільки саме сажа виконує молекулярне з'єднання в процесі вулканізації;
• кремнієва кислота, що є аналогом сажі у виготовленні шин зарубіжними виробниками та підвищує рівень зчеплення покришки з мокрим дорожнім полотном;
• олії та смоли, що є допоміжними компонентами та виконують роль пом'якшувачів гуми.
• вулканізуючі агенти, зокрема сірка та вулканізаційні активатори.

2. Виробництво компонентів шини

Технологія виробництва шин передбачає такий етап виробництва як виготовлення компонентів шини, що є кількома такими паралельними процесами як:

3. Складання автомобільної покришки та вулканізація

Складання шини є третім етапом виробництва і виконується на складальному барабані методом послідовного накладання поверх один одного шарів каркаса, борту і протектора з боковинами шини, після чого слідує процедура вулканізації.

Технологія виробництва автомобільних шин, відео-огляд:

Багато автовласників мають загальне уявленняпро будову автомобільних шин, але про те, як роблять шини, мало хто зможе розповісти. Найбільш поширене уявлення, що гума заливається в форму, з якої потім випресовується готовий виріб.

Насправді це не так, а виготовлення автомобільних шин – це складний високотехнологічний процес, для якого потрібна наявність складного спеціалізованого обладнання, ретельного автоматизованого контролю та участь фахівців високої кваліфікації.

Трішки історії

Перша гумова шина була створена далекого 1846 Робертом Вільямом Томсоном. На той момент його винаходом ніхто не зацікавився, і повторно до ідеї пневматичної шини повернулися лише через 40 років, коли 1887 року шотландець Джон Данлоп придумав зробити з поливального шланга обручі, надіти їх на колеса велосипеда свого сина та накачати їх повітрям.

Через три роки Чарльз Кінгстон Уелтч запропонував розділити камеру та покришку, вставити в краї покришки кільця з дроту та посадити їх на обід, який потім отримав заглиблення до центру. У той же час було запропоновано раціональні способи монтажу та демонтажу шин, що дозволило застосовувати гумові покришки на автомобілях.

Процес виробництва шин

З чого роблять

Основний матеріал, який застосовується під час виробництва шин, гума, виготовлена ​​на основі натурального або штучного каучуку. Залежно від того, в яких пропорціях і який каучук додається, зрештою виходять літні або зимові покришки.

Так, у гумову суміш для літніх шиндодається переважно штучний каучук, тому гума виходить більш жорсткою, стійкою до зношування, вона не «пливе» за високої температури і забезпечує надійне зчеплення з дорожнім полотном. Щоб виготовити зимові покришки, додають натуральний каучук, який робить гуму м'якшою та еластичнішою. Завдяки цьому зимові шинине «дубіють» навіть за дуже сильних морозів.

• Крім каучуку гумову суміш додають безліч інших компонентів, таких як пластифікатори, наповнювачі, сажа, вулканізуючі добавки.
• Шина складається з декількох елементів, об'єднаних в одне ціле: каркасу або корду, шарів брекера, протектора, борту та бічної частини.

Як роблять каркас

Корд майбутньої покришки роблять із металевих, текстильних чи полімерних ниток на спеціальному верстаті – «шпулярнику». Від багатьох котушок дріт нитки сходяться в одному місці. Загалом конструкція нагадує ткацький верстат. Далі сплетений корд потрапляє в екструдер, де відбувається його гумування.

Готовий каркас згодом розкривається на смуги різної ширини, для шин різної розмірності. І змотується в котушки для зберігання та транспортування. Оскільки невулканізована гума дуже липка, щоб уникнути псування каркаса між шарами вставляються прокладки.

Як роблять протектор

Наступний етап виробництва – створення протектора. Стрічка гумового корду заправляється на верстат, який методом екструзії перетворює її на протектор. Щоб працівники могли візуально швидко визначити розмірність майбутньої покришки, протектор фарбою роблять кольорові лінії.

Бокова частина

Борт покришки складається з бортового кільця та шару в'язкої повітронепроникної гуми. Виробництво бортів шин починається з того, що металевий дріт гумується, після чого закручується під необхідний радіус колісного диска і нарізується колами. Після цього на верстаті здійснюється складання. Докладніше цей процес можна подивитися на відео.

Складання

Передостанній етап – збирання готової покришки. Здійснюється вона на верстаті, на який надходять усі готові елементи. Обслуговують верстат два працівники: збирач та перезарядник.

Перший навішує бортові кільця, а другий вставляє котушки з компонентами. Після цього верстат все робить автоматично: з'єднує частини докупи і роздмухує заготовку повітрям під протектор з брекером. Майже готову шину зважують і оглядають щодо наявності дефектів. Цей процес також можна переглянути на відео.

Вулканізація

Останній етап виробництва – вулканізація. Шина обробляється гарячою парою під тиском 15 бар та при температурі близько 200 градусів за Цельсієм. В результаті каучук, сажа та всілякі присадки спікаються, а на поверхні покришки за допомогою прес-форм наноситься рисунок протектора та написи. Готові шини перевіряються на відповідність всім потрібним характеристикам.

Історична довідка:
Першу у світі гумову шину було зроблено Робертом Вільямом Томсоном у 1846 році, але його винахід не був розвинений у серійне виробництво. Повторно ідея пневматичної шини виникла тільки в 1887 році, коли шотландець Джон Данлоп придумав надіти на колесо триколісного велосипеда свого 10-річного сина широкі обручі, зроблені зі шланга для поливання саду, і надуть їх повітрям. А вже в 1890 р. молодий інженер Чальд Кінгстн Уелтч запропонував відокремлювати камеру від покришки, вставляти в краї покришки дротяні кільця і ​​садити на обід, який згодом отримав поглиблення до центру. Тоді ж англієць Бартлетт та француз Дідьє винайшли цілком прийнятні способи монтажу та демонтажу шин. Все це визначило можливість використання пневматичної шини на автомобілі.
1. Основними матеріалами для виробництва шин є гума, яка виготовляється з натуральних та синтетичних каучуків, та корд. Кордова тканина може бути виготовлена ​​з металевих ниток (металокорд), полімерних та текстильних ниток. Шина складається з каркасу, шарів брекера, протектора, борту та бічної частини.

2. На фотографії ви бачите майбутній корд.



3. Невулканізована гума дуже липка, тому вона змотується в бобіни з прокладкою із спеціального матеріалу, який потім дозволяє її легко розмотати.



4. Заготівлі в таких ось бобінах вирушають на склад. Таблички з цифрами – це розміри ширини корду.



5. Тут розпочинається виробництво протектора. Стрічка гуми заправляється на машину, де методом екструзії перетворюється на майбутній протектор.



6. Для швидкої візуальної оцінки розміру шини на протектор наноситься кольорове маркування.



7. Борт дозволяє покришці герметично сідати на обід колеса. Для цього призначені бортові кільця та внутрішній шар в'язкою повітронепроникною (для безкамерних шин) Гуми.



8. Дріт із цих котушок надходить на верстат, де покривається гумою.



9. На цьому верстаті гумовий дріт закручується під необхідний діаметр і нарізується кружальцями.



10. Виходять такі бортові кільця, які є основою для виробництва всього борту.



11. Борт збирається тут. Ледве нижче ви знайдете відео цього процесу.



12. Найцікавіший етап – складання покришки. На цей верстат надходять усі необхідні заготовки.



13. Верстат із класу «Слава роботам!». Складальник тільки навішує бортові кільця.



14. А далі апарат все робить сам: він збирає всі компоненти покришки та роздмухує заготовку повітрям під протектор із брекером.