شست و شوی قالب های پخت تایر به روش التراسونیک ومقایسه آن با سایر روش ها

رفیع رشیدی- رضا بهداد- میثم گرامی پور

رئیس بخش یک تولید-کارشناسان واحد تولید شرکت کویر تایر

Rafie.Rashidi@gmail.com

چکیده :

از آن جایی که یکی از دغدغه های کارخانجات تولید تایر کاهش زمان پخت و نیز کاهش زمان های تعویض یا شست و شوی قالب های پخت تایر می باشد در این مقاله سعی شده است روش جدید و کاربردی شست و شوی قالب با روش التراسونیک بیان و سپس به مقایسه آن با دیگر روش های متداول و درحال استفاده در کارخانجات تایر سازی پرداخته شود. و در انتها ما را به بهره گیری از این روش که دارای مزایای بهره وری بالا، هزینه کمتر، کیفیت بهتر و صرفه جویی بیشتر است ، رهنمون می کند.

واژه های کلیدی : التراسونیک، سند بلاست ، یخ خشک ، لیزر ، سگمنت ، ونت ، ولکانیزاسیون ، حفره کاویتاسیون

محور مقاله : ماشین آلات و تجهیزات برای تولید تایرهای با عملکرد بهبود یافته

مقدمه :

با توجه به اینکه فرآیند ولکانیزاسیون یا پخت تایر آخرین مرحله تولید تایر میباشد ،در پرسهای پخت و در داخل قالب ها ، پخت تایر در دما و فشارهای مشخص و در طول زمان معین انجام میشود. لذا بدلیل وجود واکنش های شیمیایی در این فرآیند چسبندگی و رسوب برخی مواد در قالب اتفاق خواهد افتاد. قالب های پخت به دو صورت سگمنتال و کفه ای وجود دارند. قالبهای سگمنتی ازکنار هم قرار گرفتن تعدادی سگمنت که غالباً هشت عدد بوده و از جنس آلیاژهای آلومینیوم هستند ، ساخته شده اند که قابلیت جدا شدن از هم را دارند(شکل شماره 1). دیواره های قالب ها به شکل دیسک های سوراخ دار بوده که از جنس استیل می باشند. بدلیل پیچیدگی قالب ها در انتخاب جنس و ساخت قسمت های مختلف توسط دستگاههای خاص CNC ، قیمت تمام شده برای هر قالب بسته به طرح و سایز بسیار بالا بوده لذا بایستی در نگهداری وتمیزکاری آنها دقت زیادی بعمل آید.

    شکل 1) قالب سگمنتی پخت تایر     

                           
 شکل 2) فشارهای وارده بر دیواره قالب

وقتی تایر خام جهت پخت و شکل گیری درون قالب قرار میگیرد ، بدلیل فشار بلادر که از داخل به آن وارد میشود به دیواره های قالب می چسبد واصطلاحا فلو میکند (شکل شماره 2)، در هنگام خروج هوای حبس شده بین تایر خام و قالب ، آمیزه ها داخل سوراخ های قالب فرو میروند که اصطلاحا به آنها ونت (Vent) میگویند و در هنگام جداسازی تایر پخت شده هنوز به قالب چسبیده اند و به

مرور زمان باعث مسدود شدن این کانالها (سوراخ ها) میشوند که علت پیدایش برخی عیوب مانند پرنکردگی های نواحی سطح ترد (گل) و سایدوال در تایر است (شکل شماره 3).

باز کردن این کانالها مستلزم استفاده از دریل با مته های نازک(ضخامت 2/0 -4/0 میلیمتر و طول 20-100 میلیمتر) از جنس کبالت است که احتمال شکستن آنها داخل کانالها وجود دارد و در این حالت بایستی قسمتی از تایر را که شامل کانال مسدود است خارج کنیم که زمان بر، مشکل ساز و پرهزینه است .

از طرفی همانطوری که گفته شد سطح قالب ها نیز بدلیل انجام واکنش های شیمیایی و وجود سولفور و اکسید روی و مواد دیگر دچار ناصافی و آلودگی و ایجاد لایه های کثیفی ناشی از مواد غیر ارگانیک می شود که اگر بخواهیم در تمیز کاری آن ها از مواد اسیدی استفاده کنیم باعث خوردگی قالب میشود، لذا روشهای متفاوتی برای شست و شوی قالبها مطرح و یکار گیری شده است از آن جمله روش سند بلاست ، روش استفاده از یخ خشک(CO2) ،روش لیزر و روش جدید التراسونیک میباشد که در این مقاله به شرح این روش و قیاس آن با دیگر روشها می پردازیم.

شکل 3 )منافذ خروج هوا در تایر(ونت)

بخش تجربی :

شست و شو قالب تایر با روش التراسونیک فرآیندی است که از امواج آلتراسونیک با طول موج بین 20 تا 400 Hz بهره می برد و شرایط شست و شوی مناسبی را به همراه محلول های شست و شو که گاهی اوقات تنها آب است ، فراهم میکند . زمان شست و شو با این روش بین 5 تا 20 دقیقه با توجه به شکل ، اندازه ، ساختار قطعه و نوع آلودگی وکثیفی و نیز نوع ماده محلول جهت شست و شو متفاوت است.از این روش در طلا و جواهر سازی ، بخشهای اپتیکی و عدسیها وچشمی ها ، ساعت سازی ، ابزارهای پزشکی و دندان پزشکی، شست و شوی قلم های خودنویس، سکه ، چوب های گلف ، سلاح های گرم و سرد ، انژکتورهای سوخت خودرو، ابزازهای موسیقی ، تجهیزات صنعتی و الکترونیکی مانند هارد دیسک ها و برد ها و غیره استفاده میشود.

شست و شوی قالب های پخت تایر با این روش بدلیل داشتن بهترین کیفیت ، کمترین هزینه و صرفه جویی بالا در توان نیروی انسانی روش مناسب و مطلوبی خواهد بود چرا که در این روش پاکسازی و تمیز کاری تمامی نقاطی که دسترسی به آنها مشکل است مانند حفره ها وشیارها بطور یکنواخت ویکدست امکان پذیر است .

شست و شوی قالب با روش التراسونیک درسه مرحله تعریف شده است که عبارتند از:

5. مرحله اول : شست و شو با امواج التراسونیک :

در این مرحله قالب درون یک وان یا مخزن که از آب یا محلول های خاصی که به نوع آلودگی و جنس قالب ها بستگی دارد قرار می گیرد. در شست و شو دهنده های آبی معمولاً سورفاکتانت ها (مانند شوینده های لباسشویی)اضافه می شوند که اجازه انحلال ترکیبات غیر قطبی مانند چربی ها و گریس ها را می دهند. دمای محلول های استفاده شده از 60 تا 80 درجه سانتی گراد در فرکانس های حدود 20 تا 25 کیلو هرتز بوده که در این حالت دستگاه شروع به ایجاد حفرات کاویتاسیون می نماید.ابتدا امواج شست و شو شده در مایع منجر به تحریک و ارتعاش مایع می شوند و سپس این ارتعاشات نیروی زیادی را در سطح آلودگی های موجود در قالب ایجاد می کند.این حفره ها همچنین در شکاف ها ، گوشه ها ، شیار ها و سوراخ های کور نیز نفوذ می کند و باعث حذف هر آلودگی می شود. نکته ای که وجود دارد آنست که قسمت هایی از قالب که می خواهیم شست و شو دهیم بایستی داخل محلول مایع قرار داشته باشد و نباید به ته مخزن بچسبد چرا که در این صورت از ایجاد حفره های کاویتاسیون در بخش های اتصالی به کف مخزن جلوگیری می شود.

5. مرحله دوم: ایستگاه آبکش

در این مرحله همانطوری که از نامش پیداست عمل آبگیری از قالب بعد از شست و شوی آن انجام می شود که این عمل  بوسیله یک سیستم خنک کن برقی یا توسط یک سیستم واتر جت در هنگام خروج قالب از مخزن شست وشو صورت می پذیرد.

5. مرحله سوم: سیستم پسیوسازی

بعد از قرارگرفتن قالب روی آبکش و گرفتن آب  با محلول از سطح قالب بایستی جهت جلوگیری از زنگ زدگی قالبها عمل پسیو سازی(خشک کردن) انجام شود.

مزایای استفاده از شست وشوی التراسونیک در شست و شوی قالب ها عبارتند از :

• کاهش زمان شست و شوی قالب و افزایش راندمان تولید نسبت به روش سن بلاست، یخ خشک، لیزر و غیره
• شست و شوی بهتر قالب به دلیل نفوذ حفره های کاویتاسیون در داخل سوراخ های ونت
• مناسب و ایده آل بودن شست و شوی قالب های تایر بدلیل وجود شیارها و سوراخ ها و طرح گل در یک سمت قالب ها
• جلوگیری از آسیب دیدگی و فرسایش سطوح قالب
• کاهش هزینه های مصرفی با توجه به استفاده چند نوبته از محلول شست و شو
• تامین شرایط ایمنی و سلامتی اپراتور به دلیل انجام در محیط بسته
• صرفه جویی قابل توجه در تامین نیروی انسانی موردنیاز
• امکان استفاده در تمام زمان ها ، فصول و مکان ها

بحث و نتیجه گیری :

چهار روش شست و شوی قالب های پخت که عبارتند از سند بلاست ، یخ خشک ، لیزر و روش التراسونیک از جهت فاکتور های مهمی مانند فرسایش قالب در طول فرایند شست و شو ، سطح تمیز کاری شده توسط هر روش ، قابلیت تمیز کاری سوراخ های ونت ، امکان تمیز کاری روی پرس ، مقدار صرفه جویی توان نیروی انسانی در انجام این روش ها ، سرعت تمیز کاری و ایجاد شرایط ایمن و بهداشتی اپراتور مقایسه شده اند که در مجموع بهترین روش التراسونیک می باشد (جدول1)

جدول 1) مقایسه انواع روش های تمیز کاری قالب پخت تایر

مراجع :

1. Zattini, G., Pavlović, A., Fragassa, C. and Giorgini, L., 2017. Characterization of solid residues emerging during ultrasonic cleaning treatments of tyre moulds. FME Transactions, 45(3), pp.339-347.
2. Vancouver          
3. Soska, G.V., Goodyear Tire and Rubber Co, 2002. Robotic laser tire mold cleaning system and method of use. U.S. Patent 6,369,353.
4. Benea, P. and Mancosu, F., Pirelli Coordinamento Pneumatici SpA, 1999. Method and apparatus for cleaning vulcanization molds for elastomer material articles. U.S. Patent 5,928,533.
5. Ye, Y., Jia, B., Chen, J., Jiang, Y., Tang, H., Wang, H., Luan, X., Liao, W., Zhang, C. and Yao, C., 2017. Laser cleaning of the contaminations on the surface of tire mould. International Journal of Modern Physics B, 31(16-19), p.1744100.
6. Zhang, W. and Zhang, R., Himile Mechanical Science and TECHNOLOGY (SHANDONG) CO., LTD., 2016. Pore-free tire segmented mold pattern block, segmented mold, and cleaning methods therefor. U.S. Patent 9,283,721.
7. Zhang, R., Haibo, M.A., Jungang, X.U.E., Zhang, W., Wang, X. and Jiqiang, S.H.A.N., Himile Mechanical Science and Technology (shandong) Co Ltd, 2018. Method and apparatus for cleaning workpiece, and method and apparatus for cleaning (pore-free) tire segment mold. U.S. Patent Application 15/440,502.
8. Yuzer, I., Yucel, M.H., Denizli, O., Al, G.A. and Orbay, L., Lang Yuzer Otomotiv Yan Sanayi Ve Ticaret AS, 2017. Cleaning Robot for Tire Curing Mold. U.S. Patent Application 15/539,577.
9. Takada, N., Yokohama Rubber Co Ltd, 2015. Tire vulcanization mold and manufacturing method therefor. U.S. Patent 9,102,112.
10. Johnston, R.H. and Kline, R.O., Goodyear Tire and Rubber Co, 1976. Cleaning tire molds by ultrasonic wave energy. U.S. Patent 3,990,906.