Công Nghệ Quy Trình Gia Công Lốp Xe Ô Tô Chuyên Sâu

Ngành công nghiệp sản xuất lốp xe ô tô là một lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp tinh vi giữa khoa học vật liệu, kỹ thuật cơ khí và công nghệ sản xuất tiên tiến. Từ những nguyên liệu thô ban đầu như cao su tự nhiên, cao su tổng hợp và các hóa chất phụ gia, đến khi hình thành một chiếc lốp xe hoàn chỉnh, mỗi giai đoạn trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô đều được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng, hiệu suất và an toàn tối ưu. Bài viết này sẽ đi sâu vào từng bước trong quy trình sản xuất lốp xe hiện đại, giúp bạn hiểu rõ hơn về sự phức tạp và độ chính xác cần thiết để tạo ra những chiếc lốp bền bỉ và đáng tin cậy.

Xử Lý Sơ Bộ Nguyên Vật Liệu

Giai đoạn đầu tiên và vô cùng quan trọng trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô là chuẩn bị nguyên vật liệu. Chất lượng của sản phẩm cuối cùng phụ thuộc rất lớn vào chất lượng và sự chuẩn bị kỹ lưỡng của các thành phần đầu vào.

Đánh Giá và Tiếp Nhận Nguyên Liệu

Mỗi lô nguyên liệu đầu vào, bao gồm cao su tự nhiên, cao su tổng hợp, carbon black (muội than), silica, dầu hóa dẻo, lưu huỳnh, oxit kẽm, axit stearic và các chất chống oxy hóa, đều phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt. Các thông số kỹ thuật như độ tinh khiết, độ nhớt, độ ẩm, và thành phần hóa học được phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất. Việc nắm rõ nguồn gốc xuất xứ của từng loại vật liệu cũng giúp truy xuất nguồn gốc và kiểm soát chất lượng hiệu quả hơn. Đây là nền tảng vững chắc cho cả quá trình sản xuất lốp xe ô tô.

Sơ Chế Cao Su

Cao su thô sau khi được kiểm tra sẽ trải qua các bước sơ chế để chuẩn bị cho quá trình hỗn luyện. Đầu tiên, cao su khối được cắt nhỏ bằng máy cắt thủy lực hoặc máy cắt cơ khí để tạo ra các mảnh có kích thước đồng đều. Bước tiếp theo là làm mềm, hay còn gọi là sơ luyện, trên các máy luyện kín (internal mixer) hoặc máy cán hai trục. Quá trình này giúp giảm độ cứng của cao su, tăng khả năng đàn hồi và dễ dàng hơn trong việc trộn với các hóa chất khác. Đối với một số quy trình hỗn luyện hai giai đoạn, việc sơ luyện là bắt buộc, trong khi với quy trình một giai đoạn, bước này có thể được bỏ qua tùy thuộc vào loại cao su và công thức pha chế. Sau khi làm mềm, cao su thường được tạo thành các viên nhỏ hoặc dải trên các máy tạo viên chuyên dụng, giúp việc cân đong và phối liệu ở các bước sau trở nên thuận tiện và chính xác hơn.

Cân Đong và Pha Chế Hỗn Hợp

Bước này đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối, vì tỷ lệ các thành phần sẽ quyết định tính chất cơ lý của từng bộ phận lốp.

Hệ Thống Cân Đong Tự Động

Trong nhà máy sản xuất lốp hiện đại, việc cân đong nguyên vật liệu được thực hiện bằng hệ thống cân tự động hoàn toàn. Các cân điện tử có độ chính xác cao được tích hợp vào một mạng lưới điều khiển tập trung, đảm bảo mỗi thành phần được đong đúng theo công thức pha chế đã định sẵn. Các cảm biến và phần mềm quản lý sẽ theo dõi từng gram nguyên liệu, giảm thiểu sai sót do con người và tối ưu hóa hiệu suất sản xuất. Sự chính xác này là yếu tố then chốt để đảm bảo các tính chất như độ bền kéo, khả năng chống mài mòn, độ bám đường, và khả năng chịu nhiệt của lốp được duy trì ở mức cao nhất.

Vận Chuyển Nguyên Liệu Tập Trung

Sau khi cân đong, các thành phần đã được định lượng sẽ được tập hợp và vận chuyển đến khu vực hỗn luyện bằng hệ thống băng tải hoặc xe tự hành (AGV). Quá trình vận chuyển này được thiết kế để đảm bảo không có sự nhiễm bẩn hay thất thoát nguyên liệu, giữ cho hỗn hợp được chuẩn bị sạch sẽ và đúng tỷ lệ. Đây là một bước quan trọng, tạo tiền đề cho quá trình hỗn luyện hiệu quả và đồng nhất, góp phần hình thành nên chất lượng vượt trội của mỗi chiếc lốp xe.

Máy móc hiện đại trong quy trình gia công lốp xe ô tô, đảm bảo độ chính xác khi cân đong nguyên liệu

Hỗn Luyện Cao Su

Hỗn luyện là quá trình trộn đều cao su với các hóa chất phụ gia để tạo ra các hỗn hợp cao su có tính chất đặc trưng cho từng bộ phận của lốp xe, như mặt lốp, hông lốp, và lớp lót bên trong. Đây là một giai đoạn then chốt trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của sản phẩm.

Hỗn Luyện Cao Su Mặt Lốp

Mặt lốp là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với mặt đường, do đó đòi hỏi hỗn hợp cao su phải có độ bền cao, khả năng chống mài mòn tốt, độ bám đường tối ưu và khả năng chịu nhiệt. Quá trình hỗn luyện mặt lốp thường được thực hiện qua hai giai đoạn trên các máy luyện kín (internal mixer) cỡ lớn.

Giai đoạn đầu: Cao su và một phần các phụ gia (carbon black, silica, dầu hóa dẻo) được trộn ở tốc độ quay khoảng 42/38 vòng/phút. Nhiệt độ trong máy luyện được kiểm soát cẩn thận để các phản ứng hóa học sơ bộ diễn ra, giúp cao su hấp thụ tốt các chất độn. Hỗn hợp sau đó được tạo viên và làm nguội.
Giai đoạn hai: Hỗn hợp đã sơ luyện được đưa trở lại máy luyện kín, bổ sung phần còn lại của phụ gia, đặc biệt là các chất xúc tiến lưu hóa và lưu huỳnh (thường được thêm vào ở nhiệt độ thấp hơn để tránh quá trình lưu hóa sớm). Tốc độ trộn khoảng 32/28 vòng/phút. Sau khi đạt được độ đồng nhất và các tính chất mong muốn, hỗn hợp cao su sẽ được đưa qua máy cán hai trục (two-roll mill) để cán thành tấm, làm nguội và chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo. Mục tiêu là tạo ra một hỗn hợp có độ dẻo và độ bền phù hợp cho việc ép đùn tạo mặt lốp.

Hỗn Luyện Các Hỗn Hợp Còn Lại

Các bộ phận khác của lốp như hông lốp, lớp lót bên trong (inner liner), và các dải cao su đệm cũng có công thức và quy trình hỗn luyện riêng, thường đơn giản hơn một chút nhưng vẫn đòi hỏi sự chính xác. Chúng thường được hỗn luyện một giai đoạn trên máy luyện kín với tốc độ khoảng 32/28 vòng/phút. Các nguyên liệu sau khi phối liệu sẽ được đưa vào máy luyện kín để trộn đều, sau đó cao su được đưa ra máy cán hai trục để cán thành tấm và làm nguội.

Đặc biệt, đối với hỗn hợp cao su săm (nếu có) và màng hơi (bladder), quá trình lọc keo được tiến hành trước khi cán tráng. Việc lọc keo được thực hiện trên máy đùn trục vít để loại bỏ các tạp chất nhỏ, đảm bảo bề mặt sản phẩm cuối cùng nhẵn mịn và không có khuyết tật, từ đó tăng độ bền và khả năng giữ khí của săm và màng hơi.

Chế Tạo Các Chi Tiết Của Lốp

Từ các hỗn hợp cao su đã được chuẩn bị, các bộ phận riêng lẻ của lốp xe sẽ được chế tạo thông qua một loạt các quy trình định hình và gia công phức tạp. Đây là bước mà cấu trúc của lốp dần được hình thành, đòi hỏi độ chính xác cao về kích thước và hình dạng.

Đùn Ép Xuất Các Chi Tiết

Quá trình đùn ép là việc định hình hỗn hợp cao su thành các dải hoặc profile có tiết diện cụ thể, tạo nên các bộ phận như mặt lốp, hông lốp, và các dải cao su đệm. Các máy ép trục vít (extruder) được sử dụng để nung nóng và đẩy hỗn hợp cao su qua các khuôn định hình.

Mặt lốp: Tùy thuộc vào thiết kế vỏ xe, lớp cao su mặt lốp có thể được sản xuất trên máy ép trục vít thành một hoặc hai dòng.
Hông lốp: Lớp cao su hông thường được tạo thành bốn dòng cùng lúc.
Các băng hẹp cao su: Dùng để bọc cách ly mép các băng mành kim loại cho vòng vành và đai đệm vỏ xe, có độ dày 1.0mm và rộng đến 50mm, được sản xuất từ 4 đến 6 dây trên máy cán tráng ba trục. Tại đây, chúng được cuộn vào trục cùng với lớp chống dính để dễ dàng xử lý.
Các chi tiết có biên dạng phức tạp: Dây cao su độn tiết diện tam giác (bead filler), băng hỗn hợp cao su lót trên đai đệm (cushion gum), băng hỗn hợp cao su chống mòn ở mép hông, băng hỗn hợp cao su vòng vành… đều được chế tạo trên dây chuyền máy ép trục vít có đường kính 125-150mm. Hỗn hợp cao su nóng từ máy cán đốt nóng liên tục được cung cấp đến phễu nạp liệu của máy ép đùn. Để định hình các chi tiết, một bộ đĩa khuôn chuyên dụng được lắp vào đầu máy.
- Ví dụ về tốc độ ép xuất các chi tiết:
  - Dây cao su độn vòng tanh: 10-12 m/phút, 10 dòng
  - Băng vòng vành: 7-10 m/phút, 2 dòng
  - Phôi độn cho vòng vành: 12 m/phút, 2 dòng
  - Băng độn vai trên đai đệm và băng chống mòn vòng vành: 9-12 m/phút, 4 dòng

Sau khi ép xuất, các dải cao su đi vào bể làm nguội dài khoảng 7.5m để ổn định hình dạng. Ra khỏi bể, chúng được thổi khí nén để tách nước và chuyển sang băng tải tiếp nhận, nơi chúng được cắt thành các đoạn có chiều dài theo yêu cầu thiết kế. Một số chi tiết có thể bỏ qua bước làm nguội trong bể nước mà chuyển trực tiếp sang băng tải. Các chi tiết sau đó được vận chuyển đến khu vực lắp ráp bằng giá đẩy tay hoặc xe nâng điện. Mặt lốp cũng được ép trên máy đùn nóng thành từng băng, qua hệ thống băng tải làm nguội, kiểm tra và cắt thành các dải có kích thước tiêu chuẩn.

Chi tiết máy đùn ép trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô, tạo hình các bộ phận

Cán Tráng Hỗn Hợp Cao Su Lên Vật Liệu Gia Cố

Cán tráng là quá trình phủ đều một lớp hỗn hợp cao su mỏng lên bề mặt các vật liệu gia cố như vải mành (cord fabric) và mành kim loại (steel cord), tạo thành các lớp bố (ply) và đai (belt) cho lốp xe.

Cán Tráng Vải Mành

Vải mành, thường được làm từ polyester, rayon hoặc nylon, là thành phần chịu lực chính của thân lốp. Quá trình cán tráng được thực hiện trên máy cán 4 trục.

Chế độ làm việc: Cuộn vải từ giá nhả vải được đưa qua bộ trữ vải (accumulator) để đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục trong 3 phút gián đoạn khi thay cuộn. Sau đó, vải đi qua bộ làm sạch bằng chân không hoặc chổi để loại bỏ bụi bẩn, rồi qua bộ phận căng vải (tensioner) và định tâm (guiding device) để đảm bảo vải luôn thẳng và căng đều.
Quá trình cán tráng: Vải đi vào khe giữa các trục cán, tại đây, cao su nóng chảy sẽ được phủ đều cả hai mặt. Nhiệt độ trục cán, độ dẻo của hỗn hợp cao su và nhiệt độ của vải đều được kiểm soát chặt chẽ để đạt được độ dày và độ đồng nhất mong muốn của lớp rezin (cao su phủ).
Làm nguội và cuộn: Tấm vải tráng cao su sau khi ra khỏi máy sẽ được cuộn cùng một lớp vải bạt lót chống bám dính, sau đó lưu trữ hoặc chuyển đến công đoạn tiếp theo.

Cán Tráng Vải Bạt

Vải bạt thường được dùng làm lớp lót hoặc các chi tiết nhỏ. Quá trình cán tráng vải bạt tương tự như vải mành, nhưng do độ dày khác nhau của vải bạt, yêu cầu về nhiệt độ và khoảng cách trục cán cũng sẽ khác để đảm bảo chất lượng phủ tốt nhất.

Cán Tráng Mành Kim Loại

Mành kim loại, thường là thép, được dùng để tạo đai đệm cho lốp radial, cung cấp độ bền, sự ổn định và khả năng chống đâm thủng. Quá trình này cũng được thực hiện trên dây chuyền máy cán 4 trục, nhưng phức tạp hơn.

Giá lờ chỉ và điều hòa không khí: Các ống chỉ mành kim loại được treo trên giá lờ chỉ. Để tránh ẩm ngưng tụ trên bề mặt sợi kim loại làm giảm độ bám dính của cao su, giá lờ chỉ được đặt trong buồng điều hòa không khí.
Kiểm soát căng sợi: Việc căng sợi mành trên đường đi trước khe hở các trục máy cán tráng và trong khi cuộn được điều chỉnh bằng thiết bị hãm riêng biệt, đảm bảo các sợi luôn căng đều.
Quá trình cán tráng: Các sợi mành kim loại từ giá lờ đi qua các lược định hướng và phân phối để dàn đều thành tấm. Tấm mành kim loại đi vào khe giữa trục giữa và trục trên của máy cán tráng để được phủ hỗn hợp cao su hai mặt. Nhiệt độ trục được kiểm soát chặt chẽ (ví dụ: trục dưới và trục chìa ra 75-85°C, trục trên và trục giữa 80-90°C). Nhiệt độ quá cao (trên 100°C) có thể làm hỏng cao su.

Cắt Vải Mành và Mành Kim Loại

Sau khi cán tráng, các tấm vải mành và mành kim loại được cắt theo góc và kích thước cụ thể để phù hợp với thiết kế lốp.

Cắt vải mành dệt và vải bạt: Vải mành dệt cho khung vỏ xe thường được cắt dưới góc 0° hoặc 5° trên các máy cắt nghiêng chuyên dụng, tương tự như cắt vải mành cho lốp kết cấu sợi chéo. Vải sau khi cán tráng được đặt qua hệ thống cắt tự động, các mảnh vải sau đó được cuộn lại và chuyển đi.
Cắt mành kim loại: Vải mành kim loại tráng hỗn hợp cao su được cắt dưới góc 75-85° trên giá cắt khi giá cuộn ngừng hoạt động. Việc cắt đoạn các tấm vải mành kim loại tráng cao su được thực hiện ngay trên giá treo bằng lưỡi dao tròn lắp trực tiếp trên hệ thống sau khi cán tráng. Bộ phận chống sốc và thiết bị ép khí nén được sử dụng để đảm bảo độ khít giữa hai lưỡi dao và giữ tấm vải không bị di động khi cắt, đảm bảo đường cắt chính xác.

Chế Tạo Vòng Tanh

Vòng tanh (bead) là bộ phận quan trọng giúp lốp bám chặt vào vành xe. Trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô, việc chế tạo vòng tanh đòi hỏi độ bền kéo cao và khả năng chịu lực lớn.

Vòng tanh chính cho lốp xuyên tâm (radial): Ngoài vòng tanh chính, lốp radial còn sử dụng vòng cánh tăng cường. Vòng tanh chính được chế tạo từ vòng dây kim loại bọc quấn hỗn hợp cao su và băng vải bạt tráng cao su. Dây kim loại của vòng tanh chính cho lốp radial cũng được chế tạo tương tự lốp sợi chéo, nhưng có thêm lớp bọc quấn xoắn trước khi ghép với sợi dây cao su đệm tam giác (apex). Khác biệt cơ bản là thay vì dùng băng dây kim loại hoặc băng dây kim loại bện tráng cao su cuộn lại thành vòng, người ta sử dụng phương pháp bện đơn thành vòng sợi dây kim loại không tráng cao su, như cách bện trão hay cáp dây thép, trên một loại máy chuyên dùng. Dây kim loại từ cuộn lớn được cuộn sang ống suốt nhỏ hơn sau khi qua thiết bị cuộn thẳng. Sau đó, trên máy chuyên dùng, các vòng dây thép được bện lại khi cùng lúc nhập các dây thép từ 1 hoặc 2 ống suốt. Việc bọc vòng dây thép bện bằng hỗn hợp cao su hẹp và bọc lại bằng dải hẹp vải thô tráng cao su được tiến hành cùng lúc trên máy bọc vòng dây thép, có lắp bổ sung ống suốt cho dải hỗn hợp cao su.

Chế Tạo Vòng Cánh Tăng Cường

Vòng cánh tăng cường (flipper) là một bộ phận đặc biệt của lốp radial, giúp tăng cường độ cứng và ổn định cho vùng vành, đồng thời cải thiện khả năng lái.

Cấu tạo và sản xuất: Vòng dây thép cho vòng cánh tăng cường có cấu tạo gồm hai sợi mành kim loại, được chế tạo trên dây chuyền tương tự như dây chuyền chế tạo vòng dây thép cho lốp sợi chéo, nhưng khác ở cấu tạo của khuôn dưỡng cuộn vòng dây thép. Khuôn thép trong trường hợp này có rãnh sâu trên suốt cả chu vi mặt dưỡng để định biên vòng sợi mành.
Thiết bị chuyên dùng: Vòng cánh tăng cường được chế tạo trên thiết bị chuyên dùng. Trục cuộn băng mành kim loại lồng vào thanh ngăn dưới, còn bộ kim trống lắp vào thanh trên và cuốn nó vào đầu cuối của băng mành lót. Vòng vành mành kim loại chèn lên khung hướng dưới bánh xe ép có rãnh, các trục lăn ép các bánh xe của cơ cấu lăn, trục hướng dòng và trục dẫn. Lúc này vòng vành kim loại ở vị trí thẳng đứng.
Quá trình bọc: Băng mành kim loại tráng hỗn hợp cao su được dẫn vào giữa các trục dẫn hướng và nhét vào dưới vòng sợi mành kim loại trên trục cấp. Bằng cách ấn vào tay gạt của van khí dẫn của trục lăn ép và trục ép có định biên đến vòng dây mành kim loại và kéo vòng bằng những trục của cơ cấu căn. Ấn lên bàn đạp mở máy, lúc này vòng mành kim loại quay và được bọc bởi băng mành kim loại. Khi vòng dây mành kim loại chưa quay gần xong một vòng thì ngừng máy, cắt băng mành kim loại bằng dao và nối các đầu lại. Sau đó lại mở máy tiếp để lăn ép mối nối băng mành kim loại. Tiếp đến nâng các trục lên đến vị trí dừng lấy vòng cánh gia cường ra khỏi máy. Vòng vành đó được kiểm tra lại trước khi đem đến khâu định hình.

Ráp Vỏ Xe Radian

Việc ráp vỏ xe kiểu Radial là một trong những giai đoạn phức tạp nhất trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô hiện đại, bởi vì kết cấu sợi mành trong thân lốp và đai đệm không thể định hình sau khi ráp trên trống như lốp sợi chéo. Khi tăng đường kính đai đệm, chiều rộng có xu hướng thu hẹp lại trong khi chiều dài sợi thân lốp giữ nguyên, dẫn đến khả năng xuất hiện nếp gấp. Do đó, phương pháp chế tạo vỏ xe Radian đòi hỏi quá trình lồng đai đệm vào thân lốp khi thân lốp đã được định hình, thường được thực hiện trong hai giai đoạn chính.

Giai Đoạn Thứ Nhất: Xây Dựng Khung Lốp Cơ Bản (Carcass Building)

Trong giai đoạn này, khung vỏ lốp cơ bản được hình thành trên một trống ráp đặc biệt.

Chuẩn bị trống và vòng tanh: Trống ráp được chuẩn bị với vòng tanh và vòng cánh tăng cường bên phải đã được xếp sẵn, lắp vòng tanh lên dưỡng tanh giữ vòng tanh bên phải. Trống ráp sau đó bung về vị trí làm việc.
Lắp đặt vòng cánh tăng cường: Vòng cánh tăng cường được đặt vào lồng trống ráp.
Bôi keo và dung dịch: Cho trống ráp quay theo hướng vào, bôi keo khô lên phần giữa thân trống và quét dung dịch glyxerin lên hai vai trống.
Lắp vòng tanh trái và mành lớp đầu tiên: Đẩy phía bên trái của máy ráp về phía trước, lắp vòng tanh lên dưỡng giữ vòng tanh bên trái. Đặt tay gạt chốt định vị vào vị trí tương ứng vị trí nhóm lớp thứ nhất.
Dán các tầng mành: Đưa các trống hỗ trợ vào sát trống ráp. Lần lượt đặt lên đó và dán nối đầu các tầng mành của nhóm thứ nhất. Lưu ý quan trọng là không để các mối dán nối đầu trùng nhau trên cùng một vị trí, tránh tạo điểm yếu cho lốp.
Lăn ép và cuộn mép vải mành: Tiếp theo, dùng bộ cặp bánh lăn bên dưới lăn ép chúng vào nhau từ giữa ra hai bên vai trống ráp. Chuyển bộ định vị vào vị trí để ép và cuộn các mép vải mành lên vòng tanh.
Hoàn thiện khung lốp: Nhấn lên bàn đạp đẩy trống phụ lùi lại, đưa các cơ cấu chế tạo vòng lốp về phía trống ráp. Lúc này, các tay đòn ép ra khỏi dưỡng giữ vòng tanh và duỗi thẳng dưới tác dụng của sợi cao su. Tiếp theo, đóng cơ cấu làm bung lò xo vòng và di chuyển các dưỡng giữ vòng tanh cùng với các trống phụ. Trong lúc di chuyển, các trống phụ tì lên các cánh tay đòn và đè chúng cùng với mép vải mành lên vòng lò xo. Do đó, các mép vải mành với sự trợ giúp của các cánh tay đòn cuốn vào phía trục quay trống ráp, ép sát vào vòng lò xo đang giãn ra. Sau đó, lò xo vòng co lại, các dưỡng giữ vòng tanh chuyển động về phía vai trống, ép vòng tanh lên các mép tầng mành. Trong lúc dưỡng giữ vòng tanh và trống phụ lùi ra, vòng lò xo lại bung ra cùng với các cánh tay đòn kéo mép vải mành bọc qua vòng tanh đi ngược trở lại về phía thân trống ráp.
Ép và kiểm tra: Khi tất cả các cơ cấu chế tạo vòng lốp lùi về vị trí xuất phát, các bánh xe lăn ép vạn năng sẽ lăn ép vòng lốp, từ mũi vòng lốp trở lên.
Lắp vòng cánh gia cường và các lớp mành tiếp theo: Kéo vòng cánh gia cường từ lòng trống ráp và lắp lên dưỡng giữ vòng tanh. Lần lượt dán các lớp vải mành nhóm thứ hai lên trống ráp, dán nối đầu các tầng mành và lăn ép chúng dính vào các tầng mành nhóm thứ nhất bằng cặp bánh xe lăn bên dưới. Sau đó ép các mép vải mành vào phần vòng lốp của vỏ xe.

Dây chuyền ráp vỏ xe Radian, một bước quan trọng trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô

Lắp đặt các chi tiết phụ trợ: Sử dụng cơ cấu chế tạo gấp các mép vải mành bao qua vòng lốp về phía mũi vòng lốp. Dán băng cao su cách ly rộng 50mm lên lớp mành thứ sáu ở khoảng cách 20mm từ gót vòng lốp và làm mới nó bằng xăng công nghiệp. Lắp vòng cánh gia cố bên trái lên dưỡng giữ vòng tanh bên trái. Sau đó đẩy cặp dưỡng đỡ vòng tanh về phía trước, đặt cặp vòng gia cố lên phần vòng lốp của vỏ xe. Dùng cặp bánh lăn vạn năng để lăn ép chúng vào thân vỏ xe.
Dán hông lốp và các lớp bảo vệ: Sau khi làm mới thân vỏ xe và vòng cánh gia cường bằng xăng công nghiệp, dán lớp cao su hông theo đường chuẩn thoai thoải về hướng sống lốp trong lúc trống ráp quay theo chiều vào. Lăn ép phần thoai thoải lớp cao su hông lốp bằng bánh xe lăn tay, sau đó dùng cặp bánh lăn vạn năng lăn ép cả tấm cao su hông lốp. Tiếp theo dán lên mép lớp cao su hông bằng cao su vòng lốp rộng 65mm thoai thoải về phía sống vỏ xe và phủ lên gót lốp từ 5-10mm, dùng cặp bánh xe vạn năng lăn ép nó vào vòng lốp.
Hoàn thiện bước 1: Sau đó dán băng vải bạt tráng cao su lên băng cao su vòng lốp ở độ cao 20mm so với gót lốp, dán nối đầu băng vải bọc vòng lốp, chiều rộng mối dán 15mm. Ép băng vải bạt bọc vòng lốp bằng cơ cấu chế tác vòng lốp. Các cơ cấu chế tác vòng lốp lùi về vị trí xuất phát sau khi hoàn thành thao tác ép băng vải bọc vòng lốp. Ban đầu dùng tay, sau đó dùng cặp bánh xe lăn vòng lốp cuộn băng vải bọc vòng tanh vòng qua mũi vòng lốp trong lúc trống quay theo chiều hướng ra. Sau khi kiểm tra vỏ xe, đâm các túi khí, sau đó đẩy giá máy bên trái lùi về vị trí sau cùng, gập trống ráp, lấy thân lốp ra khỏi máy, đặt đứng lên băng tải để chuyển sang ráp giai đoạn 2.

Kỹ thuật viên kiểm tra quá trình ráp vỏ xe trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô

Giai Đoạn Thứ Hai: Định Hình và Hoàn Thiện Lốp Thô (Shaping and Tread Application)

Giai đoạn này tập trung vào việc định hình lốp thô (green tire) thành dạng ba chiều và lắp đặt mặt lốp cùng các đai gia cố.

Điều chỉnh máy và lắp màng cao su: Trước khi ráp, máy cần được điều chỉnh chính xác theo quy cách vỏ xe. Lắp màng cao su thay tương ứng với quy cách vỏ xe. Lắp và định vị khoảng cách lớn và nhỏ nhất giữa các trục dẫn hướng với sự trợ giúp của thiết bị kiểm tra tự động độ giãn của các đĩa dẫn hướng.
Chỉnh bộ phận lăn ép và lắp phôi: Chỉnh bộ phận lăn ép dưới ở ba vị trí để lăn ép các lớp đệm và cao su mặt lốp, sử dụng ba bộ ngắt điện cuối. Sau khi hoàn thành, lắp ống đai đệm lên dưỡng giữ ống đai đệm, bôi glyxerin lên màng cao su và lắp lên nó phôi ráp ở giai đoạn thứ nhất.
Định hình phôi: Bơm không khí vào màng cao su dưới áp suất từ 0.5-1.5 kg/cm² và định hình phôi. Nhờ áp suất không khí không lớn, quá trình này bảo đảm sự xích lại của vòng lốp và kéo giãn khung đến hình dáng gần với hình dáng vỏ xe thành phẩm. Lưu ý quan trọng là sự tăng cao áp suất không khí có thể dẫn đến sự phá đứt sợi mành trong thân lốp.
Lăn ép đai đệm và các chi tiết: Sau khi định hình, làm mới thân vỏ xe bằng xăng công nghiệp. Đưa dưỡng bên phải về vị trí xuất phát và lăn ép ống đai đệm bằng bộ bánh lăn bên dưới. Tiếp đến, lăn ép ống đai đệm phần giữa bằng bánh xe lăn tay, quay phôi định hình theo hướng vào. Đưa dưỡng bên phải về vị trí xuất phát và lăn ép ống đai đệm bằng bộ bánh lăn bên dưới. Dán băng cao su biên dạng (cao su độn vai) chồng lên các mép đai đệm mành kim loại ở vị trí cao hơn mép đai đệm thứ ba 15mm, dốc thoai thoải về phía sống lốp, dán chồng mối nối và lăn ép bằng bánh xe lăn tay. Tiếp theo, lăn ép đai đệm và các chi tiết khác bằng bộ lăn ép dưới ở áp suất không khí 1.8-2.0 kg/cm².
Dán mặt lốp và hoàn tất: Sau khi lăn ép các chi tiết, dán cẩn thận lớp cao su mặt lốp lên phần mặt chạy của vỏ xe. Khi trống màng cao su quay ngắt quãng theo hướng ra, dán nối đẩy băng mặt lốp chồng lên mép, dùng bánh xe lăn tay lăn ép cho mối nối. Sau đó dùng bộ lăn ép dưới lăn ép lớp cao su mặt lốp vào thân vỏ xe, xả hết không khí ra khỏi màng ống và lấy vỏ xe đã định hình ra khỏi trống màng cao su. Kiểm tra ngoại quan trước khi đem đi lưu hóa.

Định hình phôi lốp bằng áp suất khí, bước tiếp theo trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô

Lưu Hoá Lốp (Vulcanization)

Lưu hóa là giai đoạn biến đổi hóa học quan trọng nhất trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô, chuyển cao su thô từ trạng thái dẻo sang trạng thái đàn hồi vĩnh viễn, đồng thời tạo ra hoa văn mặt lốp và các thông tin cần thiết trên hông lốp.

Quy Trình Lưu Hóa

Việc lưu hóa được thực hiện trên các máy lưu hóa hai khuôn (curing press) với các thông số áp suất và nhiệt độ được kiểm soát chính xác.

Chuẩn bị trước lưu hóa: Trước khi đưa vào máy, lốp thô (green tire) được phun dung dịch cách ly và dung dịch chống thẹo. Dung dịch cách ly giúp lốp không bị dính vào khuôn, trong khi dung dịch chống thẹo giúp duy trì hình dạng và chất lượng bề mặt lốp trong quá trình ép nóng.
Quá trình lưu hóa: Lốp thô được đặt vào khuôn. Khuôn này có khắc sẵn hoa văn mặt lốp và các chữ, số trên hông lốp. Nhiệt độ cao (thường từ 150-200°C) và áp suất lớn được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định (khoảng 8-15 phút, tùy thuộc vào kích thước và loại lốp). Trong môi trường này, lưu huỳnh và các chất xúc tiến lưu hóa phản ứng với các chuỗi polymer cao su, tạo ra các liên kết chéo (cross-linking). Quá trình này làm tăng đáng kể độ bền, độ cứng, khả năng đàn hồi và chống mài mòn của cao su. Đồng thời, áp suất bên trong khuôn ép lốp thô vào các chi tiết khuôn, tạo hình hoa văn và chữ viết.
Kiểm soát chất lượng: Toàn bộ quá trình được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo nhiệt độ, áp suất và thời gian lưu hóa đạt chuẩn. Sai lệch nhỏ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính chất cơ lý của lốp.

Hoàn Thiện Sau Lưu Hóa

Sau khi lưu hóa, lốp được lấy ra khỏi khuôn:

Cắt bavia: Các phần cao su thừa (bavia) ở các đường nối khuôn được cắt bỏ cẩn thận.
Kiểm tra chất lượng: Lốp thành phẩm trải qua các bước kiểm tra ngoại quan nghiêm ngặt để phát hiện các khuyết tật về hình dạng, hoa văn, hoặc chữ viết. Ngoài ra, các kiểm tra chất lượng khác như cân bằng động, độ đồng đều lực (uniformity), và kiểm tra tia X (X-ray inspection) cũng có thể được thực hiện để đảm bảo lốp đạt tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất cao nhất.
Đóng gói và bảo quản: Lốp đạt tiêu chuẩn sẽ được đóng gói và chuyển vào kho bảo quản, sẵn sàng cho việc phân phối.

Lốp xe ô tô sau quá trình lưu hóa, sẵn sàng cho kiểm tra chất lượng trong quy trình gia công

Chế Tạo Ruột Xe (Inner Tube)

Mặc dù phần lớn lốp xe ô tô hiện đại là loại không săm (tubeless), nhưng ruột xe vẫn được sản xuất cho một số loại xe nhất định hoặc thị trường đặc thù. Quy trình chế tạo ruột xe là một phần riêng biệt trong công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô nhưng cũng dựa trên nền tảng cao su.

Các Bước Sản Xuất Ruột Xe

Hỗn luyện và lọc keo: Cao su sau khi hỗn luyện (thường là hỗn hợp cao su butyl có khả năng giữ khí tốt) được đem đi lọc keo trên máy đùn trục vít để loại bỏ tạp chất, đảm bảo bề mặt ruột xe mịn và không bị rò rỉ khí.
Cán xuất tấm và đùn ống săm: Hỗn hợp cao su đã lọc keo được cán thành tấm, sau đó đưa vào máy đùn để tạo thành ống săm liên tục.
Cắt ống săm và đục lỗ: Ống săm được cắt thành các đoạn có chiều dài tiêu chuẩn phù hợp với kích thước lốp. Sau đó, các lỗ được đục để lắp van.
Lắp van và nối đầu săm: Van được lắp vào lỗ đã đục, và hai đầu của ống săm được nối lại với nhau bằng kỹ thuật ép nhiệt hoặc dán đặc biệt, tạo thành một vòng tròn kín.
Lưu hóa: Ruột săm được đưa vào các máy lưu hóa săm chuyên dụng. Quá trình lưu hóa thường tiến hành ở nhiệt độ khoảng 145-160°C, kéo dài khoảng 8-15 phút. Quá trình này biến đổi cao su thành vật liệu đàn hồi bền bỉ và kín khí.
Kiểm tra và đóng gói: Sau khi lưu hóa, ruột săm được bơm không khí vào để kiểm tra độ kín tuyệt đối. Sau đó, chúng được ghép bộ với lốp (nếu là lốp có săm), đóng gói và chuyển vào kho bảo quản.

Chế Tạo Màng Hơi (Curing Bladder)

Màng hơi, hay còn gọi là bladder, là một bộ phận không thể thiếu trong máy lưu hóa, có vai trò ép lốp thô vào khuôn dưới áp suất cao và định hình lốp.

Quy Trình Sản Xuất Màng Hơi

Hỗn luyện cao su: Hỗn hợp cao su đặc biệt, chịu nhiệt và đàn hồi cao, được hỗn luyện.
Đúc ép và lưu hóa: Hỗn hợp cao su sau khi hỗn luyện được đưa đến máy đúc ép màng hơi thủy lực. Quá trình đúc ép và lưu hóa màng hơi được thực hiện đồng thời trên máy này. Nhiệt độ lưu hóa thường cao hơn so với lốp, khoảng 175°C, để đảm bảo màng hơi có độ bền và tuổi thọ cao khi phải chịu nhiệt và áp suất liên tục trong quá trình sản xuất lốp.
Kiểm tra chất lượng: Màng hơi sau khi sản xuất cũng phải trải qua kiểm tra nghiêm ngặt về độ bền, độ đàn hồi và khả năng chịu nhiệt để đảm bảo hiệu quả trong quá trình lưu hóa lốp.

Kết Luận

Có thể thấy, công nghệ quy trình gia công lốp xe ô tô là một chuỗi các bước phức tạp và được kiểm soát chặt chẽ, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu ban đầu cho đến khi hoàn thành sản phẩm cuối cùng. Mỗi giai đoạn đều đòi hỏi sự chính xác cao về kỹ thuật, sự am hiểu sâu sắc về vật liệu và công nghệ hiện đại. Sự tỉ mỉ trong từng công đoạn không chỉ đảm bảo an toàn cho người sử dụng mà còn tối ưu hóa hiệu suất lái, độ bền và khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe. Việc không ngừng nghiên cứu và cải tiến các quy trình sản xuất là yếu tố then chốt giúp ngành công nghiệp lốp xe ô tô tiếp tục phát triển, mang đến những sản phẩm ngày càng ưu việt hơn cho người tiêu dùng và ngành ô tô toàn cầu. Để tìm hiểu thêm về các công nghệ tiên tiến và sản phẩm chất lượng, hãy ghé thăm Sài Gòn Xe Hơi.

Kiến Thức ô Tô