Renkaan pinnan Cut & Chip -kulumista analysoivan ICCA-laitteen menetelmäkehitys

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä Nokian Renkaat Oyj:n kanssa. Työn toiminnallinen osuus suoritettiin yhtiön tuotekehityslaboratoriossa Nokialla. Tavoitteena oli luoda uudelle ICCA-laitteelle (Instrumented Cut & Chip Analyzer) menetelmä renkaan pinnan Cut & Chip -kulumisen (CC) analysointia varten. Laitteen käyttöönoton myötä kenttätestauksen rinnalle saadaan nopea ja edullinen tapa CC-kulumisen tutkimiseen. CC-kulumisella tarkoitetaan kulumisprosessia, jossa epätasaisilla ajoalustoilla käytettävien renkaiden pintaan syntyy ensin viiltoja, joiden kasvun myötä pinnasta irtoaa lopulta paloja.

Työssä määritettiin ICCA:n käyttöä varten standardiparametrit kahdelle renkaan pintasekoitukselle. Standardiparametreilla testataan kyseisiä sekoituksia tuotekehitystöissä. Pintasekoituksista valmistettiin näytteitä, joita testattiin ICCA:lla useilla eri parametriyhdistelmillä. Testeissä käytettiin rasituksen aiheuttavan iskurin voiman ja kontaktiajan eri yhdistelmiä. Testeistä saatujen tulosten analysoinnin ja näytteiden visuaalisen tarkastelun perusteella määritettiin sopivat standardiparametrit menetelmiksi ICCA:lle.

Eri parametriyhdistelmillä tuli esiin selkeitä tuloseroja ja näytteissä visuaalisesti havaittavia kulumiseroja. Standardiparametreiksi valittiin parametriyhdistelmät, joilla näytteisiin saatiin selkeä kuluminen ja joilla ICCA:n tulos, P-arvo (propensity), oli tuotekehitystöiden analysoinnin kannalta sopivin. Näin valituilla standardiparametreilla testaamalla mahdollistetaan CC-kulumistason muutosten havaitseminen sekoitusten kehitystöiden tuloksissa ja siten saadaan varmuutta parhaan sekoitusversion valintaan. Huomioonotettavana asiana testauksissa ilmeni hajontaa rinnakkaisten näytteiden tuloksissa.

Standardiparametreilla testaamalla saadaan pintasekoitusten kehitystöissä eri kehitysversiot CC-kulumisen osalta paremmuusjärjestykseen. Jatkossa kaikille epätasaisilla alustoilla käytettävien renkaiden pintasekoituksille voidaan tehdä samanlainen testiparametrien määritys. Tulevaisuudessa on myös tärkeää selvittää ICCA-testien ja kenttätestien välinen korrelaatio. Tätä opinnäytetyötä varten tehdyt testit tuottivat paljon tietoa ja mittaustuloksia ICCA:lla tapahtuvasta CC-kulumisesta eri voimilla ja kontaktiajoilla, ja ne toimivat hyvänä tietopohjana tuleviin CC-kulumisen tutkimuksiin.

This thesis was commissioned by Nokian Tyres plc. The purpose was to create a method for using the new Instrumented Cut and Chip Analyser (ICCA). The ICCA is used for analysing Cut and Chip wear (CC) of tire tread compounds. CC wear occurs when tires are in contact with rough and uneven surfaces. During the CC wear process, small cuts appear on tire tread due to large variations of dynamic forces and eventually pieces come off the tire tread.

The objective was to test two tire tread compounds by ICCA with wide range of parameter variations. After testing, the results were reviewed and samples were visually inspected. Based on these observations, standard parameters for these tread compounds could be determined.

The objective of this thesis was reached successfully. The standard parameters were determined for both compounds. The findings indicate that the development versions of tread compounds can be ranked by using ICCA. However, the variation between parallel samples must be taken into account. In the future, the same parameter determination will be made for other tread compounds as well. In addition, further research is required to find a correlation between field tests and laboratory testing. A large amount of data on CC behaviour at different forces has been gathered during testing, which will be useful in future studies of CC behaviour.