7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線在巨型工程機(jī)械子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

張海彬，許志展，俞彥芳，黃 平，陳 貴

（海安橡膠集團(tuán)股份公司，福建 莆田 351254）

近幾年隨著全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，巨型工程機(jī)械子午線輪胎（簡稱巨型輪胎）高速發(fā)展，為追趕世界先進(jìn)品牌，我公司不斷加大對巨型輪胎的研發(fā)投入，在提高輪胎品質(zhì)的同時也希望建立自己的優(yōu)勢[1-3]。輪胎行業(yè)發(fā)展至今，追求更好的品質(zhì)和更高的經(jīng)濟(jì)效益成為輪胎企業(yè)的目標(biāo)，在保證輪胎質(zhì)量的同時實現(xiàn)輪胎輕量化是提高輪胎企業(yè)競爭力的重要措施[4]。由于帶束層是子午線輪胎的主要受力部件，帶束層的質(zhì)量直接決定輪胎的使用壽命[5-6]。

隨著對巨型輪胎的研發(fā)，現(xiàn)階段已開發(fā)出多種適用于巨型輪胎的鋼絲簾線[7]。本工作研究7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線在40.00R57巨型輪胎帶束層中的應(yīng)用，并與7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線進(jìn)行對比。

1 實驗

1.1 主要原材料

7×（3+9×0.30）+0.20HT和7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線，江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

Baldwin150 OTR型鋼絲簾線擠出、裁斷一體化生產(chǎn)線，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；Z010型拉力試驗機(jī)，德國ZwickRoell公司產(chǎn)品；2000-C型立式顯微鏡，德國卡爾蔡司股份有限公司產(chǎn)品；SMA-3S型X射線檢測儀，深圳思邁奧電子有限公司產(chǎn)品；轉(zhuǎn)鼓試驗機(jī)，青島高校測控技術(shù)有限公司產(chǎn)品；XYD-ZZ508型X光無損檢測儀，丹東奧龍射線儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線性能按照GB/T 30830—2014《工程子午線輪胎用鋼簾線》測試；成品輪胎性能按照GB/T 26276—2010《工程機(jī)械子午線輪胎無損檢驗方法 X射線法》測試；成品輪胎轉(zhuǎn)鼓性能按照GB/T 30193—2013《工程機(jī)械輪胎耐久性試驗方法》和GB/T 30197—2018《工程機(jī)械輪胎作業(yè)能力測試方法 轉(zhuǎn)鼓法》測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線的基本性能

兩種鋼絲簾線的截面如圖1所示，基本性能指標(biāo)對比見表1。

表1 兩種鋼絲簾線的基本性能指標(biāo)對比

從圖1可以看出，兩種鋼絲簾線都有外纏絲。

圖1 兩種鋼絲簾線的截面

從表1可以看出，兩種鋼絲簾線的直徑與線密度和破斷力呈正相關(guān)，即鋼絲簾線的直徑越大，線密度越大，破斷力越大。與7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線相比，7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線的直徑增大12%，線密度增大20%，破斷力也更大。兩種鋼絲簾線都使用了高強(qiáng)度鋼絲，鋼絲簾線具有強(qiáng)度高、破斷力大等特點(diǎn)。7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線為雙層結(jié)構(gòu)，7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線為3層結(jié)構(gòu)，因此7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線的滲膠性能相對較好。

2.2 鋼絲簾布性能

兩種鋼絲簾布性能對比見表2。

表2 兩種鋼絲簾布性能對比

從表2可以看出：與7×（3+9+15×0.22）+0.20HT 鋼絲簾布相比，7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾布的厚度小，覆膠量少，壓延密度大；由于7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線的破斷力較小，增大壓延密度能提升其強(qiáng)度。在同等試壓條件下，兩種鋼絲簾布壓延的半成品部件如圖2所示。

圖2 兩種鋼絲簾布壓延的半成品部件

觀察兩種鋼絲簾布覆膠情況可以看出：7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線覆膠后可輕易將膠料與鋼絲簾線剝離，鋼絲簾線上也未粘膠料；7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾布膠料滲入到鋼絲簾線外纏絲內(nèi)，膠料與鋼絲較難剝離。半成品部件硫化后測試橡膠粘合力，結(jié)果顯示7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線與橡膠的粘合力大于7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線與橡膠的粘合力。

圖3所示為兩種鋼絲簾線覆膠后的截面，圖4所示為覆膠后兩種鋼絲簾線排列狀況?？梢钥闯?，7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線的滲膠性能更好。

圖3 兩種鋼絲簾線覆膠后的截面

圖4 兩種鋼絲簾布覆膠后鋼絲簾線排列狀況

2.3 工藝性能

7×（3+9×0.30）+0.20HT和7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布壓延工藝性能良好，表面平整、上下覆膠厚度均勻，無跳線、交線等現(xiàn)象；裁斷過程中鋼絲簾布未出現(xiàn)鋼絲散股、半成品翹頭現(xiàn)象；斷點(diǎn)無鋼絲刺出，接頭對接良好，產(chǎn)品外觀達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 成本分析

兩種鋼絲簾布成本對比見表3。

表3 兩種鋼絲簾布成本對比

從表3可以看出，單位面積內(nèi)7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布的鋼絲質(zhì)量和膠料質(zhì)量均較大。按膠料16元·kg-1、鋼絲簾線20元·kg-1價格計算，單位面積內(nèi)7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾布成本約為250元，7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布成本約為275元。由此得出，單位面積內(nèi)7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾布的生產(chǎn)成本比7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布減少約25元，按此兩種鋼絲簾布在40.00R57輪胎1#與2#帶束層中應(yīng)用，每條輪胎使用量約為16 m2，由此可計算出同等情況下使用7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布生產(chǎn)1條輪胎成本增加了約400元。

2.5 成品輪胎安全倍數(shù)

通過計算，采用兩種鋼絲簾線的成品輪胎帶束層的安全倍數(shù)都大于9，均能滿足帶束層要求。

2.6 成品輪胎性能

采用兩種鋼絲簾線生產(chǎn)40.00R57巨型輪胎，成品輪胎的外緣尺寸見表4，X光無損檢測儀檢測結(jié)果如圖5所示。

從表4可以看出，采用兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的成品輪胎的外緣尺寸差異不大，且均能滿足設(shè)計要求。由圖5可見，鋼絲簾線排布均符合技術(shù)要求。

圖5 成品輪胎的X光無損檢測儀檢測結(jié)果

表4 成品輪胎的外緣尺寸 mm

成品輪胎的室內(nèi)耐久性能測試結(jié)果見表5。

從表5可以看出，采用兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的成品輪胎的耐久性能相當(dāng)。

表5 成品輪胎的耐久性能測試結(jié)果 h

3 結(jié)論

在40.00R57巨型輪胎帶束層中以7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線替代7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線，成品輪胎性能相當(dāng)，同時壓延簾布厚度和覆膠量減小，從而實現(xiàn)了輪胎輕量化，并降低了輪胎生產(chǎn)成本。