0.37+6×0.32ST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用

于國鴻，劉昌波，張永鋒，孫明霞，王 偉

[1.浦林成山（青島）工業(yè)研究設計有限公司，山東 青島 266000；2.浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展和高速公路的迅速增加，載重子午線輪胎的生產(chǎn)進入快速發(fā)展時期，各大輪胎公司生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大，鋼絲簾線作為載重子午線輪胎主要骨架材料，用量也不斷增大。鋼絲簾線和輪胎生產(chǎn)企業(yè)共同推動了全鋼載重子午線輪胎用鋼絲簾線的技術進步[1]。

帶束層是載重子午線輪胎的主要受力部件，需要承受周期性的負荷和形變，直接影響輪胎的整體形變和應力分布，對胎面耐磨性能、高速性能和操縱性能都有很大影響[2-4]。骨架材料特性對輪胎的綜合性能有著舉足輕重的作用，因此要求鋼絲簾線具有足夠的破斷力，優(yōu)異的耐屈撓性能、耐疲勞性能和耐磨性能，良好的膠料滲透性能，同時對橡膠粘合力、粘合力保持率及簾線結構的穩(wěn)定性要求較高[5]。

目前國內輪胎企業(yè)中型載重子午線輪胎帶束工作層鋼絲簾線結構多為3×0.20+6×0.35HT，3+8×0.33HT和3+9+15×0.22+0.15等，這些鋼絲簾線的特點是鋼絲根數(shù)多、單絲直徑小，但膠料的滲透性能差，剛度相對較低，生產(chǎn)效率低。根據(jù)帶束層鋼絲簾線的發(fā)展趨勢，工作層鋼絲簾線應具有更適合的強度和剛度，良好的膠料滲透性能及較低的結構伸長，且與橡膠之間有較高的粘合力和粘合力保持率。因此，結構相對簡單、高強度、滲膠性能好的鋼絲簾線越來越受到輪胎研發(fā)人員的青睞。

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線芯股為單絲，并進行了特殊預變形，具有特殊的多邊形結構，有較好的橡膠滲透性能，覆膠后與外層鋼絲結合緊密。該鋼絲簾線可以達到最大程度的耐腐蝕性能和承載性能以及干濕條件下優(yōu)異的動態(tài)性能。

本工作研究0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線，貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品；3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，國內某公司產(chǎn)品。

1.2 主要設備

壓延采用意大利魯?shù)婪蚬镜匿摻z簾布壓延機，裁斷采用荷蘭費舍爾公司的鋼絲簾布斜裁機。

1.3 性能測試

鋼絲簾線和成品輪胎性能均按照相應的國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線基本性能

兩種鋼絲簾線基本性能對比見表1。由表1可見，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的破斷力、韌性和簾布強度均高于3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，在等壓延密度替代的情況下，強度可提升4%。

表1 兩種鋼絲簾線基本性能對比

2.2 鋼絲簾線粘合力

分 別 對0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線進行了老化前及不同條件老化后的粘合力對比試驗，結果見表2。

表2 兩種鋼絲簾線老化前后粘合力測試結果 N

由于0.37+6×0.32ST鋼絲簾線直徑小于3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，因此粘合力較小，但兩者老化前后的粘合力均達到企業(yè)內控標準要求（3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線不小于550 N，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線不小于500 N）。

2.3 仿真性能

以12R22.5輪胎為例，在帶束工作層中以0.37+6×0.32ST鋼絲簾線等密度替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，進行相關仿真性能研究。

2.3.1 外緣尺寸

兩種鋼絲簾線輪胎外緣尺寸仿真結果如圖1所示。0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線輪胎的充氣外直徑分別為1 081.7和1 081.1 mm。

圖1 兩種鋼絲簾線輪胎外輪廓仿真結果

由仿真結果可見，兩種鋼絲簾線輪胎的外緣尺寸幾乎相同。

2.3.2 靜態(tài)接地印痕及壓力分布

兩種鋼絲簾線輪胎靜態(tài)接地印痕及壓力分布的模擬結果見圖2和表3。

由圖2和表3可見，帶束工作層采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的輪胎接地印痕長軸略有增大，其他特性相當。

表3 兩種鋼絲簾線輪胎接地印痕仿真數(shù)據(jù)

圖2 兩種鋼絲簾線輪胎靜態(tài)接地印痕及壓力分布

2.3.3 帶束工作層簾線張力

兩種鋼絲簾線帶束工作層簾線張力的測算結果見圖3。

由圖3可見，兩種鋼絲簾線輪胎帶束工作層簾線張力變化相似。

圖3 兩種鋼絲簾線帶束工作層簾線張力測算結果

2.4 加工工藝

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線使用初期存在一定程度裁斷翹頭現(xiàn)象，經(jīng)過與鋼絲簾線供應廠家共同調試，現(xiàn)已滿足正常生產(chǎn)工藝要求，鋼絲簾線覆膠良好，覆膠率均達到9級以上。

2.5 成品性能

以0.37+6×0.32ST鋼絲簾線等壓延密度替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于12R22.5輪胎的帶束工作層，成品輪胎性能測試結果見表4。

由表4可見，與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線輪胎相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線輪胎的充氣外緣尺寸和室內耐久性能相當，輪胎強度略有提高。

表4 成品輪胎室內性能測試結果

將0.37+6×0.32ST鋼絲簾線輪胎進行裝車試驗，經(jīng)過一年多的實際使用，采用反追蹤方式跟進，因帶束層原因造成的冠空或肩空等缺陷輪胎數(shù)量未有上升，可以滿足實際使用要求。

2.6 經(jīng)濟效益分析

以12R22.5輪胎為例，用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線等壓延密度替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，材料用量對比見表5。

表5 兩種鋼絲簾線輪胎材料用量對比

由表5可見，使用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線后，由于壓延厚度減小，鋼絲簾線質量、膠料質量和簾布質量分別減小11.8%，6.6%和9.7%，輪胎質量減小0.6 kg，單胎成本可減少2元。

3 結語

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線具有較好的橡膠滲透性能和耐腐蝕性能，在干濕狀態(tài)下均具有優(yōu)異的動態(tài)性能以及良好的承載性。

以0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代傳統(tǒng)的3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于全鋼載重子午線輪胎的帶束工作層，輪胎的充氣外緣尺寸、靜負荷性能和室內耐久性能相當，輪胎強度略有提高，同時可減小輪胎質量，降低生產(chǎn)成本，效益顯著。