心系轮胎制造勇攀技术高峰——记风神轮胎设计工程师王志平

轮胎报汽车 2024-08-17 02:49:14

“风神巨胎实现全程仿真!两个月的苦熬,掉了半脑袋头发,为了梦想我做到极致!”这是王志平发布的一条朋友圈。

王志平是风神轮胎非公路轮胎研发总监。多年来,他致力于工程子午线轮胎的产品、技术、工艺及市场方面的研究、开发及管理工作,攻克了巨胎行业面临的高生热、高承载、刺扎、切割、冲击等核心技术难点,填补了风神轮胎子午工程巨胎的市场空白。

不甘平庸 追求卓越

与轮胎制造结缘,始于20年前。2004年,即将从青岛科技大学高分子材料与工程专业毕业的王志平,参加了学校组织的实习活动,到青岛某轮胎生产企业进行混炼操作。

首次进入炼胶车间,王志平被眼前的画面惊呆了。当时工厂采用的是开练式混炼操作。当炭黑倾倒下来的时候,整个车间瞬间被一团浓烟所笼罩,出来时黑得连五官都难以辨别。

“轮胎生产过程不应该是这样的,必须用更好的、更科学、更严谨的方式来取代。”抱着这一信念,王志平经历了实习、考研再深造,年少的他想通过自己的努力,让自己离梦想更近一些。

2009年硕士研究生毕业后,当看到招聘信息上风神巨胎为国家“葛洲坝工程”建设出力的场景,他的初心再次被唤起。于是,他义无反顾的选择了风神。

“不能被问题难倒”是王志平对自己的要求。刚入职的王志平面对久攻不下的胎肩脱层难题、陌生的欠硫问题、日益严重的胎圈泡胎圈……有时为了解决一个工艺问题,他在车间一蹲就是一整天。那段日子是艰苦的,也是充实的。正是这段艰苦而充实的经历,为王志平对轮胎工艺过程的熟悉奠定了坚实的基础。

锐意创新 精益求精

轮胎生产不同于离散式的机械加工,也不同于流程化的化学工业,它是一个复杂的非线性材料复合过程。传统的粗放式施工设计方法需要多次试制,且大多基于轮胎工程师的经验水平,但这对巨胎是行不通的。一条巨胎的重量从1吨、2吨到5吨、6吨,背负巨大的试制成本压力的同时,轮胎在每一道工序中都伴随着复杂的物理和化学反应,精确性也很难得到保证。

当时,风神虽已建立了一套较为完整的轮胎力学性能仿真分析模型,在轮胎性能提升方面取得了显著成效,但对于工艺工程的仿真技术,整个行业都发展缓慢。部分高校研究机构虽提出了一些仿真模型,但为了保证过程收敛,都做了简化处理,掩盖了工程细节,导致实用性不强,在解决实际问题方面作用有限。

而巨胎工艺过程的难点就在于成型、硫化;成型过程中如何保证设计的各部件准确的贴合在一起,确保材料分布更合理;硫化过程中胶料在模具中怎么流动……面对一个个难题,王志平想,“能不能仿真数字化模型,使原本抽象的非线性复合材料的复杂性变得可视化?”

从模型构建、分析思路到分析方法的宏观架构,再细到命令选择、分析技巧、参数选择等细节问题,行业内都没有成熟的模型供借鉴。仿真分析的难点在于收敛性控制,收敛性最容易出问题的在于材料性能、接触和单元大变形,而这些在轮胎成型、硫化的工艺仿真中却普遍存在,每个接触对和分析步都会影响整个模型收敛性控制。”一个个难题都给王志平的想法和实现中间造成鸿沟,要在这些鸿沟上面架起桥梁谈何容易。

“不容易也要干”,致力于攻关的王志平暗下决心。他根据巨胎工艺过程和特点,将模型分为六个主要模块,并对每个接触对挨个进行调试,对不同的接触选择合适的接触模型和接触参数,以保证工程符合性和收敛性。还对每个变形分析步进行调试,根据不同变形特点选择合适的模型和参数。

王志平回忆起那时说,“其实,最大的困难在于,没有人,也没有成熟的经验告诉我这条路是对的或错的,我不知道每次调试的结果。拔剑四顾心茫然”。

能不能行?他也曾多次问自己。可不可行?他也曾多次对这种创新产生怀疑。“当遇到难题向达索工程师请教,对方经过几天的考虑告诉我这个没有办法时,我也曾想算了吧,即使做不成也没有人怪我。然而又不甘失败,如此内心反复挣扎。”王志平说。

“好在一切坚持过来了。”王志平在成功后平静的说。而这个“好”是建立在每个分析步都进行了10次以上的调试。尤其是对于大变形过程,更是进行了不下100次的调试,记录每次调试的效果和分析进度,只为选择出最合适的模型和参数。

王志平用两个月的苦熬,终于建立了一整套适用于巨型工程子午胎成型、硫化分析的仿真模型,给了工程师一个“透视”、“审视”、优化施工设计的方法和工具,使得以往抽象不可见的施工设计变得更加具体,变粗放式设计为精准设计,帮助技术人员更加理性地对施工设计进行优化调整,提高了施工设计的精准度和产品稳定性,降低了试制成本。

攻克技术难题 勇攀科学高峰

巨胎因其技术及设计难度高,国内行业起步较晚,而长期被国际轮胎企业巨头垄断。这也使得巨胎成为了国家矿山开采领域的一项重大“卡脖子”项目。

2005年以来,国内虽有多家轮胎企业涉足巨胎领域,但因其巨大的技术、产品开发及工艺制造难度,使得国内产品始终在TKPH(吨公里每小时)、综合里程(轮胎寿命)等关键指标方面,无法与国际知名品牌形成有效的竞争力。

2015年开始,王志平带领团队开始攻关巨胎,从没有产品、没有技术、没有市场的空白局面开始,经过9年的艰苦努力和技术攻关,已成功开发了27.00R49、33.00R51、46/90R57及全球最大的59/80R63(2022年)等全系列巨胎产品,攻克了多项技术难题,填补了风神在该领域的产品、技术及市场空白。目前,风神已成为国内规模前三的巨胎生产企业,并掌握了具有自主知识产权的完整的设计、生产及市场维护技术体系。

在巨胎项目攻关过程中,他们全面开展仿真技术研究及应用,输出了仿生花纹、低生热带束层、低压缩力胎圈及氮气硫化定型等多项关键具有自主知识产权的专有技术,并通过结构、花纹、配方及工艺优化,解决了影响巨胎性能的生热、冲击、腐蚀、承载、切割、刺扎等复杂性能要求。在此平台下开发的全新一代巨胎,TKPH提升15%以上,成本降低8%。巨胎综合性能达到国际品牌85%以上。同时,他们还完成了全球最大的59/80R63规格巨胎的全套技术方案并成功实现产业化。

王志平和他的团队心怀“国之大者”,践行使命担当,在巨胎攻关过程中克服了一个又一个难关,取得了一项又一项突破,成功为子午工程巨胎国产化替代提供了性能稳定的产品,为风神轮胎贡献了新的利润增长点,向世界展示了中国制造、中国创造的能力!

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