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ジョイントレスゴムクローラ成形機 圧縮成形ガイド

圧縮ゴム成形は標準的なプロセスです ジョイントレスゴムクローラ成形機

圧縮ゴム成形は、閉じたスチール金型内で加熱および圧力をかけながら、生ゴムコンパウンド、スチールコードまたはケーブル補強材、および埋め込まれた金属リンクを単一の連続したシームレスなゴムクローラにプレスするために使用される製造方法です。 ジョイントフリーのゴムクローラ成形機は、このプロセスを 1 回の連続硬化サイクルで実行し、従来、ゴムクローラの円周上の 1 点を弱めていたコールドジョイントやスプライスラインを排除します。その結果、最も弱いスプライスと同程度の強度しかないトラックではなく、ループ全体にわたって均一な引張強度を持つトラックが得られます。

このプロセスは、建設機械、農業機械、ミニショベル、スキッドステア、コンバイン、圧雪車などに使用されています。この装置を研究するバイヤーは通常、成形プレスのトン数、金型キャビティの設計、硬化チャンバーの温度制御、およびスプライスされたトラックとジョイントなしのトラックの出力の違いを比較します。この記事では、調達チームやワークショップのオーナーが実際の技術的なメリットに基づいてマシンや完成したトラックを評価できるように、具体的な数値を使用してこれらの各決定ポイントを検討します。

圧縮成形は、工業生産で使用される 3 つの主要なゴム成形プロセスの 1 つとして、射出成形およびトランスファー成形と並んでいますが、コンパウンドが狭い射出チャネルを通って押し込まれるのではなく、開いたキャビティ内の所定の位置に留まるため、ゴムクローラのような大型の連続ループ製品では主流の方法です。ゴムクローラのように大きくて強化された製品の場合、埋め込まれたスチールコードの周りの射出ゲートにコンパウンドを押し込むことは現実的ではありません。そのため、地域の小さな作業場から輸出中心の大規模工場に至るまで、世界中の事実上すべてのゴムクローラメーカーが、この特定の製品カテゴリについては圧縮プレスに依存しています。

ジョイントレスゴムクローラ成形機の実際の仕組み

このプロセスは、事前に組み立てられたスケルトンから始まります。冷間引き抜きスチール コード ケーブルは連続ループに形成され、ドライブ スプロケットに必要なピッチで配置された埋め込みスチール コア リンクまたはラグと結合されます。このスケルトンは、後で結合される 2 つの半分ではなく、完成したトラックの全周形状を 1 つの部品で保持するセグメント化された鋼製金型内に配置されます。

生ゴムコンパウンド、通常は汎用トラック用の天然ゴムとスチレン - ブタジエンゴムのブレンド、または寒冷地や高摩耗用途向けの高級コンパウンドが金型キャビティに充填されます。その後、油圧力によってプレスが閉じ、金型は蒸気、電気プラテン、または金型本体を通るサーマル オイル チャネルによって加熱されます。 ほとんどのゴムクローラコンパウンドの硬化温度は 150°C ~ 165°C で、サイクル時間はトラックの厚さと断面サイズに応じて 25 ~ 55 分です。 ループ全体が 1 つの連続金型内で硬化するため、二次接着ステップや継ぎ目はありません。

プレストン数と型締力

プレストン数はトラックの断面積と幅に応じて決まります。幅 230mm ~ 300mm のミニ掘削機用の履帯を製造する機械は、通常 1,200 トン~2,000 トンのプレス機で稼働しますが、幅 450mm ~ 900mm の大型建設機械または農業機械用の履帯を製造する機械は、硬化中に内部のゴム圧力に抗して金型を閉じた状態に保つために 3,500 トン~6,000 トンのプレス機を必要とします。

加硫チャンバー制御

最新の機械では、金型の周囲に複数の熱電対ゾーンを備えた PID 温度コントローラーが使用されています。これは、大きな円形の金型全体にわたる不均一な加熱が、不均一な硬化や駆動ラグ付近の早期トラック亀裂の最も一般的な原因の 1 つであるためです。

縦型クランププレスとロータリードラムプレスの比較

2 つの構造レイアウトがジョイントフリーのゴムクローラ成形装置を支配します。垂直クランプ プレスは、セグメント化された金型を平らな水平面に保持し、上部に取り付けられた油圧ラムで閉じます。これは、機械の設置面積をコンパクトに保つ​​ため、狭いミニショベルやスキッド ステア トラック サイズではより一般的なレイアウトです。代わりに、ロータリー ドラム プレスが大きな水平ドラムの周りに金型を巻き付けます。一部のメーカーでは、より長い金型の周囲にクランプ力がより均等に分散されるため、より広い農業用トラックの生産に好まれています。どちらのレイアウトも本質的に優れているわけではありません。選択は通常、工場が専門化する予定の幅の範囲と、作業現場で利用可能な床面積によって決まります。

スケルトンの組み立て前の精度

スケルトンが金型に到達する前に、設定された張力と直径でスチール コード ケーブルが成形ドラムに巻き付けられ、ジグまたは自動配置治具を使用してコア リンクが一定の間隔でケーブル上に配置されます。この事前組み立て段階でのドリフトは、完成したトラックに直接反映されます。これは、一貫性のない張力や不整合なリンク間隔で巻かれたスケルトンを金型が修正できないためです。このステップを手動で実行する工場では、機械化された巻き取りおよび配置ラインを使用する工場よりもバッチ間のばらつきが大きくなる傾向があります。

トラック幅クラス別の代表的な技術仕様

以下の表は、現在生産されているジョイントフリーのゴムクローラ成形機に見られる一般的な構成範囲をまとめたものです。これらの数値は、公開されている機器仕様書と、建設用および農業用ゴム クローラー メーカー全体で収集された工場試運転データから得られています。

公開されているゴムクローラプレス仕様書から編集された参考範囲。
トラック幅クラス プレストン数 硬化時間 金型直径範囲
180mm~300mm(ミニショベル) 1,200~2,000トン 25~35分 1.4m~2.0m
300mm - 450mm (スキッドステア/小型ドーザー) 2,200~3,500トン 35~45分 2.0m~2.8m
450mm~900mm(農業用・大型建築用) 3,500~6,000トン 45~55分 2.8m~3.6m

精密プレスと基本プレスを区別する金型エンジニアリングの詳細

金型自体は、継ぎ目のないゴムクローラ成形機の中で最も高価で最も技術的に要求の厳しいコンポーネントであり、その設計の選択は、完成したゴムクローラの寸法精度と長期耐久性に直接現れます。

セグメント化されたキャビティ設計

継ぎ目のない金型は、完全に硬化した硬いゴムのループを取り外すのに十分な幅を開ける必要があるため、キャビティは通常、単一の固体リングではなく、複数のヒンジ付きまたはスライド式の鋼製セグメントから構築されます。これらのセグメント間のフィットの精度によって、完成したトラック表面にフラッシュ ラインが形成されるかどうかが決まります。セグメントの接合部の加工が不十分であることは、購入者が検査時に気づく最も一般的な視覚的欠陥の 1 つです。

冷却チャネルの配置

金型はそのサイクルの大部分をコンパウンドの加熱に費やしますが、金型が開く前の制御された冷却段階により、金型の外側でトラックが緩むときにトラックがわずかに歪む原因となる内部応力が軽減されます。加熱チャネルとは別に金型本体に専用の冷却チャネルが組み込まれたプレスは、金型を単に独自のスケジュールで空冷させるプレスよりも、バッチごとに寸法の一貫したトラックを生成する傾向があります。

金型鋼の選択と摩耗寿命

金型のキャビティは一般に硬化工具鋼から機械加工されます。これは、表面が熱サイクルを繰り返し、何千サイクルにもわたってゴムコンパウンド内の研磨性フィラー粒子と接触するためです。適切に仕様が定められた金型は、通常、キャビティ表面がトラック寸法に影響を与えるほど摩耗するまでに数年間の連続生産を実行できますが、サイズが小さかったり柔らかい鋼種では、はるかに短い生産実行内で測定可能な摩耗が発生する可能性があり、定期的なゲージチェックを行わないと見落としがちな段階的な寸法ドリフトにつながります。

スプライスおよびオーバーラップトラック製造と比較したジョイントフリー成形

ゴムクローラの生産には 3 つの製造アプローチが大きく影響します。違いは耐用年数と保証請求に直接影響するため、違いを理解することが重要です。

  1. 継ぎ目のない(エンドレス)成形: ループ全体が 1 つの金型内で 1 つの部品として硬化されます。継ぎ目が無いので引張強度が全周均一です。
  2. スプライス硬化成形品: 直線の長さのトラックが平らに成形され、その後、別のスプライシング プレスで両端が結合され、硬化されます。これは、金型の直径が現実的ではない非常に幅の広い農業用トラックでは一般的です。
  3. 冷間圧着オーバーラップ修復: オリジナルの生産ではなく、損傷したトラックの現場修理にのみ使用され、永続的な完全強度のソリューションとしては意図されていません。
製造方法とその代表的な性能特性の比較。
方法 引張均一性 典型的な使用例
継ぎ目のない成形 均一で弱点がない ミニショベル、スキッドステア、ハーベスタ
スプライス硬化済み 接合部でわずかに減少 非常に広い農道
冷間圧着オーバーラップ 全力を発揮することを意図したものではない 緊急現場修理のみ

ゴムコンパウンドの選択は、マシンよりもトラックのパフォーマンスを決定します

しっかりと構築されたジョイントのない成形機は、それに装填されたコンパウンドと同程度の優れたトラックしか製造できません。化合物の配合は、機器の種類だけでなく、動作環境に応じて選択されます。

一般用天然ゴムとSBRブレンド

一般的な建設用トラックや農業用トラックでは、通常、耐引裂性を高めるために天然ゴムブレンドを使用し、耐摩耗性とコスト管理のためにスチレンブタジエンゴムを組み合わせています。このブレンドは、中程度の温度範囲にわたって確実に機能し、標準的なデューティサイクル機器に指定されている最も一般的な化合物です。

耐寒性コンパウンド

圧雪車、北部の気候で稼働する林業機械、および冬の建設現場では、ゴムが脆くなるのではなく柔軟性を維持できるように、ガラス転移温度が低いコンパウンドが必要です。 耐寒性トラックコンパウンドは通常、約 -20°C を下回ると脆くなる標準コンパウンドと比較して、-40°C まで柔軟性を維持すると評価されています。

耐摩耗性と耐切創性に優れたコンパウンド

砕石やスクラップ材の上を走行する解体装置やトラックは、耐切断性と耐チップ性が向上した高硬度コンパウンドの恩恵を受けます。一般目的トラックの硬度は 60 ~ 68 ショア A であるのに対し、通常は 65 ~ 75 ショア A 硬度範囲です。

充填剤、酸化防止剤、硬化剤の比率

ベースポリマーブレンドに加えて、3 つの追加成分カテゴリーが、型から出た後のコンパウンドのパフォーマンスを決定します。カーボン ブラック フィラーの配合量は硬度と耐摩耗性の両方に影響し、配合量を増やすと一般に低温条件での柔軟性を犠牲にして摩耗寿命が向上します。酸化防止剤およびオゾン防止剤のパッケージは、長時間の日光やオゾンへの曝露によりゴムが自然に発生する表面亀裂を遅らせます。これは、デューティサイクルの合間に屋外に設置される機器にとって最も重要です。硫黄ベースの硬化剤の比率は架橋密度を制御し、硬化剤が少なすぎるコンパウンドは柔らかいままで破れやすくなりますが、多すぎるとゴムが脆くなり、スプロケットの周りで繰り返し曲げられると亀裂が入りやすくなります。

ゴムと金属の接着システム

トラックの信頼性は、ゴムと埋め込まれたスチールコードおよびコアリンク間の接着によって決まります。ほとんどのメーカーは、スチールコードを埋め込む前にスチールコードの表面に真鍮めっき処理を適用します。これは、真鍮は加硫中に硫黄硬化ゴムと化学結合を形成するためです。これは、裸のまたは不適切に処理されたスチール表面では達成できないためです。この界面での接着不良は、ゴムの外側表面がまだ無傷であるように見えても、補強材が内部で移動する可能性があるため、トラックで発生する可能性のあるより深刻な欠陥の 1 つです。

最終的なトラックの品質を決定するプロセスパラメータ

成形サイクル内のいくつかの変数は、完成したトラックが仕様を満たすかどうかに大きな影響を与えます。機械を評価するワークショップのオペレーター、またはサプライヤーを監査するバイヤーは、これらのそれぞれについて直接質問する必要があります。

  • 金型全体の均一な硬化: 大きな円形モールド上のゾーン間の温度差が 5°C を超えると、一般に硬化が不十分な部分が生じ、磨耗が早くなります。
  • レイアップ中のスチールコードの張力は、取り付け後にトラックがスプロケット上で曲がってしまうのを防ぐために、ループ全体で一貫した張力を維持する必要があります。
  • 圧縮中に閉じ込められたエアポケットが内部空隙を生成するため、金型通気設計により、トラックが使用されて膨れが始まるまで目に見えません。
  • 硬化後の冷却速度は、制御されていない急速な冷却により内部応力が生じ、埋め込まれたコア リンクの周囲に早期の亀裂として後で現れる可能性があるためです。
  • コアリンクとラグのピッチ精度。ドライブインターフェイスでの異常な摩耗を避けるために、厳しい公差内でドライブスプロケットの歯間隔と一致する必要があります。

成型ゴムクローラのよくある欠陥とその原因

欠陥パターンを認識すると、購入者は工場監査やサンプル検査時に、適切に稼働している生産ラインと管理が不十分な生産ラインを区別するのに役立ちます。

表面の膨れ

短期間の使用後にトラック表面に小さな盛り上がった気泡が発生する場合は、通常、圧縮中にゴム配合物内に閉じ込められた空気や水分、または金型の通気が不十分なことが原因です。

コアリンクの露出

埋め込まれたスチール コア リンクが時期尚早にゴムを通して見えるようになる場合、最も一般的な原因は、金型設計中のリンク上のゴム カバーの厚さが不十分であること、または誤った硬化温度プロファイルによる過度の配合物の収縮です。

トラック幅全体にわたる不均一な摩耗

これは、コンパウンドの問題よりも、金型のアライメントやスプロケットのピッチの不一致の問題であることが多く、ゴムの配合そのものではなく、工具の精度に問題があることを示しています。

内部剥離

表面ではなく、トラック断面の奥深くでのゴム層間の剥離は、通常、成形前の原料コンパウンド内の水分汚染、またはサイクル途中で圧力または温度が低下した硬化サイクルの中断に起因します。この欠陥は、目視検査で発見するのが最も困難です。トラックは外側からは完全に正常に見えますが、使用負荷がかかった場合にのみ現れる弱い内部層を担っているためです。

完成したトラックバッチを検証するために使用される品質テスト方法

評判の良いゴムクローラメーカーは、上記の欠陥のいくつかは外側からは見えないため、目視検査だけに頼るのではなく、完成したゴムクローラに対してサンプリングプログラムを実行しています。

一般的な完成トラック品質テストとそれぞれのチェック項目。
テスト 検証する内容 一般的なサンプリング基準
引張強さ・伸び 全体的な複合強度と破壊前の伸び 化合物バッチごと
ゴムと金属の密着性(剥離試験) ゴムとスチールコードまたはコアリンク間の接着強度 生産実行ごとに
ショアA硬度 目標仕様に対する複合硬度 すべての金型サイクル グループ
動的屈曲疲労 スプロケット周りで繰り返し曲げても割れにくい 定期的な設計検証
寸法ゲージチェック 図面公差に対するピッチ、幅、厚さ 完成した各ユニット

寸法ゲージのチェックは特に注意する価値があります。コアリンクのピッチが顧客のスプロケットと一致しない場合、トラックはすべての材料テストに合格しても、現場では不合格になる可能性があります。これが、ゴムの品質とはまったく関係のない、保証返品の最も一般的な原因です。

成形機の寿命を延ばすメンテナンスの実践

ゴムクローラ成形機は、その耐用期間中、数万サイクルにわたって継続的な高圧および高温で稼働するため、機械の初期品質と同じくらい予防メンテナンスのスケジュールが重要です。

油圧ゴムクローラ成形プレスの推奨メンテナンス間隔。
コンポーネント チェック間隔 よくある故障の兆候
油圧シール 3か月ごと 保持フェーズ中の緩やかな圧力降下
加熱プラテン/サーマルオイルライン 6か月ごと 不均一ゾーンの温度測定値
金型表面と通気口 毎回の生産実行 完成した線路の表面膨れ
クランプシリンダの位置合わせ 毎年 トラックの片側のみにフラッシュ ラインが表示される

ジョイントフリーのゴムクローラ成形機を購入する際の評価点

機械を比較したり、ゴムクローラサプライヤーの生産能力を評価したりする購入者は、見出しのトン数だけではなく、完全な生産システムについて尋ねるべきです。

  • さまざまなトラック幅に合わせて金型を迅速に交換できる施設により、より柔軟でコスト効率の高い生産ラインが稼働するため、金型の交換時間が短縮されます。
  • 温度制御が金型全体の単一センサーではなく、個々の熱電対を使用してゾーンベースであるかどうか。
  • スチールコードとコアリンクの組み立てを社内で行うことができます。これは、スケルトンの組み立てを外部委託すると、張力とピッチの精度がさらに変動するためです。
  • 完成したトラックが出荷前にサンプリングベースで引張試験および接着試験のために引っ張られるかどうかを含む、バッチ試験の実践。
  • ミニ掘削機のトラックに合わせたサイズのプレスは、農業用プレスの設計を単純に縮小したものではないため、必要な特定の幅クラスを生産した実績があります。

自動化と生産ラインの統合

大量生産を行うゴムクローラ工場では、各プレスを独立したステーションとして稼働させるのではなく、成形プレスをより広範な自動化ラインに接続するケースが増えています。

自動配合給餌

大量生産ラインでは、金型サイクルごとにゴム片を手動で切断して計量するのではなく、押出機供給の予備成形ステーションを使用して、金型キャビティに合わせて事前に測定した長さの温かいコンパウンドを成形してから、金型を装填するため、装填の一貫性が向上し、サイクル間のオペレーターの操作時間が短縮されます。

ロボットによる金型のロードとアンロード

完全に硬化したトラックの重量は、農業用の大型サイズでは 100 キログラムをはるかに超える場合があるため、生の骨組みを積み込み、完成したトラックを降ろすためのロボットまたは電動アシスト アームを使用すると、完全に手動で取り扱う場合と比較して、サイクル タイムの変動とオペレータの負担の両方が軽減されます。

プロセスの一元監視

温度曲線、クランプ圧力、サイクル期間を中央システムに記録するネットワーク化されたプレス コントローラーを使用すると、プラント管理者はオペレーターに依存してリアルタイムで逸脱を把握するのではなく、目標パラメータに対してすべてのサイクルを事後的にレビューできるようになります。この種のプロセスの可視性は、基本トン数仕様が紙の上では似ているように見えても、旧世代のスタンドアロン印刷機と最新の生産ラインとの最も重要な違いの 1 つです。

マシンの購入価格以外に重要なコスト要素

成形プレスの主要価格は、ゴムクローラ生産の追加または拡大を計画している工場にとって、総コスト全体の一部にすぎません。

  • 通常、各トラック幅とピッチ構成には専用の金型が必要であり、複数の機器モデルに対応する工場には単一の金型ではなく金型ライブラリが必要であるため、金型ツールのコストがかかります。
  • 加熱および保持段階でのエネルギー消費は、金型のサイズとサイクル時間に応じて増加し、連続稼動ラインではより大きな経常運転コストの 1 つとなります。
  • スチールコードの巻き付けとコアリンクの配置は成形サイクル自体とは別の製造ステップであるため、スケルトンの事前組み立ての労働力または設備。
  • コンパウンドの混合能力。成形プレスの生産性は、原料コンパウンドを一致した速度で供給するインターナルミキサーまたはバンバリーミキサーと同程度に限られます。
  • スクラップおよび再加工率。これはこの記事で前述したプロセス管理品質の直接的な関数であり、ほとんどの購入者が当初予想するよりもユニットエコノミクスに大きな影響を与えます。

エネルギー使用と動作効率の考慮事項

大型のスチール金型を硬化温度まで加熱し、1 サイクルあたり最大 1 時間その温度に保持することは、大量の継続的なエネルギー消費を意味するため、プレスに選択される加熱方法は、機械の耐用年数にわたる運転コストに測定可能な影響を及ぼします。

サーマルオイル加熱システムは、一般に直接電気抵抗加熱よりも大きな金型表面全体で温度を効率的に保持します。これは、循環オイルが熱をより均一に分散し、露出した電気プラテンと比較して周囲空気へのエネルギー損失が少ないためです。蒸気を追加のプレスに送るための増分コストは、最初から別のサーマルオイルシステムを設置するよりも低いため、他の生産ニーズのためにすでにボイラーを稼働している施設では、蒸気加熱が依然として一般的です。加熱方法に関係なく、外側ハウジング周囲の金型の断熱品質は、ゴムの硬化ではなく、周囲の作業現場でどれだけのエネルギーが失われるかに大きく影響します。また、断熱のアップグレードは、古いプレス機で利用できる最も簡単な改修の 1 つです。

よくある質問

ゴムクローラのジョイントフリーとは実際何を意味するのでしょうか?

これは、トラックが 1 つの金型内で 1 つの連続したループとして硬化され、その周囲に継ぎ目や冷間圧着された継ぎ目が存在しないことを意味します。

ジョイントのないトラックは常に継ぎ目のないトラックよりも強いのでしょうか?

同じコンパウンドと補強材の場合、ジョイントのないトラックはループ全体にわたって均一な引張強度を持ちますが、スプライスされたトラックには局所的な点があり、通常、スプライスが正しく実行されなかった場合に応力が最初に現れる領域になります。非常に幅の広い農業用トラックは、金型サイズの実用性のため、依然としてスプライス養生が一般的です。

1 回の成形サイクルにはどれくらい時間がかかりますか?

サイクル時間はトラックの厚さと幅によって異なりますが、通常は小型のミニ掘削機トラックの場合は 25 分、幅の広い農業用トラックの場合は約 55 分です。

ゴムクローラを軽く使用しただけでコアリンク付近に亀裂が入る原因は何ですか?

これは、金型設計時のコア リンク上のゴム カバーの厚さが不十分であること、金型全体で硬化温度が不均一であること、またはプレスを開いた後の制御されていない急速な冷却が原因であることがほとんどです。

建設用ゴムクローラの硬度はどのくらいが一般的ですか?

一般的な目的のトラックは通常、60 ~ 68 ショア A の範囲に収まりますが、解体などの摩耗の多い用途では、65 ~ 75 ショア A の範囲のコンパウンドが指定される場合があります。

継ぎ目のないトラックの損傷部分は、交換ではなく修理できますか?

軽度の表面損傷は冷間接着現場修理で対処できる場合がありますが、これは一時的な措置であり、履帯が元の成形強度に戻るわけではないため、過酷な連続運転には依存しないでください。

一部の農業用トラックでは、継ぎ目のない成形ではなく、スプライスが依然として使用されているのはなぜですか?

非常に幅の広い農業用トラックを単一のジョイントのないループとして製造するには、非常に大きな金型直径が必要となるため、一部のメーカーでは、実用的な金型のサイズと引き換えに、直線部分を成形して端を接合し、局所的な強度のわずかな低下を許容しています。

縦型クランププレスとロータリードラムプレスの違いは何ですか?

垂直クランプ プレスは、上部に取り付けられたラムで平らな水平金型を閉じ、トラック サイズが狭い場合に一般的です。一方、回転ドラム プレスは水平ドラムの周りに金型を巻き付け、クランプ力が長い金型全体に均一に分散されるため、より広い農業用トラックの生産によく使用されます。

トラック内でのゴムとスチールの接着はどのように行われるのでしょうか?

スチールコードとコアリンクは通常、成型前に真鍮メッキされます。これは、真鍮の表面が加硫中に硫黄硬化ゴムと化学結合を形成するためで、未処理のスチールだけでは達成できません。

メーカーは完成したトラックに対してどのようなサンプリング テストを実施しますか?

一般的な試験には、引張強度と伸び、ゴムと金属の剥離接着力、ショア A 硬度、動的屈曲疲労、および図面公差に対する寸法ゲージ チェックが含まれます。寸法チェックは通常、サンプリング ベースではなく、完成したユニットごとに実行されます。

金型の加熱方法はトラックの品質に影響しますか?

完成したコンパウンド自体に影響を与えるよりも、一貫性に影響を与えます。サーマル オイル システムは、直接電気プラテンよりも大きな金型全体でより均一な温度を維持する傾向があり、この記事の前半で説明した局所的な硬化不足欠陥のリスクが軽減されます。