于國(guó)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(shè)計(jì)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(guó)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(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，各大輪胎公司生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)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(dòng)了全鋼載重子午線輪胎用鋼絲簾線的技術(shù)進(jìn)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(fù)荷和形變，直接影響輪胎的整體形變和應(yīng)力分布，對(duì)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(duì)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(shí)對(duì)橡膠粘合力、粘合力保持率及簾線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求較高[5]。

目前國(guó)內(nèi)輪胎企業(yè)中型載重子午線輪胎帶束工作層鋼絲簾線結(jié)構(gòu)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(diǎn)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(duì)較低，生產(chǎn)效率低。根據(jù)帶束層鋼絲簾線的發(fā)展趨勢(shì)，工作層鋼絲簾線應(yīng)具有更適合的強(qiáng)度和剛度，良好的膠料滲透性能及較低的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)，且與橡膠之間有較高的粘合力和粘合力保持率。因此，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、高強(qiáng)度、滲膠性能好的鋼絲簾線越來(lái)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(jìn)行了特殊預(yù)變形，具有特殊的多邊形結(jié)構(gòu)，有較好的橡膠滲透性能，覆膠后與外層鋼絲結(jié)合緊密。該鋼絲簾線可以達(dá)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(dòng)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(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

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(guó)內(nèi)某公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備

壓延采用意大利魯?shù)婪蚬镜匿摻z簾布?jí)貉訖C(jī)，裁斷采用荷蘭費(fèi)舍爾公司的鋼絲簾布斜裁機(jī)。

1.3 性能測(cè)試

鋼絲簾線和成品輪胎性能均按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)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(duì)比見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的破斷力、韌性和簾布強(qiáng)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(qiáng)度可提升4%。

表1 兩種鋼絲簾線基本性能對(duì)比

2.2 鋼絲簾線粘合力

分 別 對(duì)0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線進(jìn)行了老化前及不同條件老化后的粘合力對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 兩種鋼絲簾線老化前后粘合力測(cè)試結(jié)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(dá)到企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行相關(guān)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(jié)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(jié)果

由仿真結(jié)果可見(jiàn)，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(jié)果見(jiàn)圖2和表3。

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

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(cè)算結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，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(cè)算結(jié)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(guò)與鋼絲簾線供應(yīng)廠家共同調(diào)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(dá)到9級(jí)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(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，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(nèi)耐久性能相當(dāng)，輪胎強(qiáng)度略有提高。

表4 成品輪胎室內(nèi)性能測(cè)試結(jié)果

將0.37+6×0.32ST鋼絲簾線輪胎進(jìn)行裝車試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)際使用，采用反追蹤方式跟進(jìn)，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(shí)際使用要求。

2.6 經(jīng)濟(jì)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(duì)比見(jiàn)表5。

表5 兩種鋼絲簾線輪胎材料用量對(duì)比

由表5可見(jiàn)，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(zhì)量、膠料質(zhì)量和簾布質(zhì)量分別減小11.8%，6.6%和9.7%，輪胎質(zhì)量減小0.6 kg，單胎成本可減少2元。

3 結(jié)語(yǔ)

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(dòng)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(fù)荷性能和室內(nèi)耐久性能相當(dāng)，輪胎強(qiáng)度略有提高，同時(shí)可減小輪胎質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，效益顯著。