3+8×0.21ST鋼絲簾線工藝性能研究

丁小朋，王 歡，李國(guó)瑞，閆小記

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的逐步嚴(yán)格，汽車領(lǐng)域的能耗管控進(jìn)一步加強(qiáng)，使得輪胎行業(yè)進(jìn)一步朝著節(jié)油、低排放的方向發(fā)展[1]；同時(shí)行業(yè)內(nèi)部對(duì)降低生產(chǎn)成本也有著新的要求。為了滿足行業(yè)需求，超高強(qiáng)度鋼絲簾線應(yīng)運(yùn)而生，在輪胎制造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。超高強(qiáng)度鋼絲簾線因單絲直徑和質(zhì)量小，鋼絲剛度增大，其破斷力大于同級(jí)別的普通強(qiáng)度鋼絲簾線；但在輪胎制造過程中，壓延、裁斷以及成型環(huán)節(jié)均會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的工藝控制難點(diǎn)，導(dǎo)致輪胎產(chǎn)品性能不穩(wěn)定[2-3]。

本研究使用3+8×0.21ST鋼絲簾線替代3+9×0.22+0.15鋼絲簾線，通過優(yōu)化壓延、裁斷及成型等工序的工藝參數(shù)，改善設(shè)備的適應(yīng)性，有效解決了該規(guī)格鋼絲簾線應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎時(shí)在加工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，取得良好效果。

1 兩種鋼絲簾線性能分析

1.1 基本性能對(duì)比

兩種鋼絲簾線基本性能對(duì)比如表1所示。

從表1可以看出，與3+9×0.22+0.15鋼絲簾線相比，3+8×0.21ST鋼絲簾線簾線直徑和線密度更小，破斷力更大。

表1 兩種鋼絲簾線基本性能對(duì)比

1.2 結(jié)構(gòu)對(duì)比

3+8×0.21ST鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。

（1）開放型結(jié)構(gòu)中鋼絲之間松散聯(lián)接、可移動(dòng)、有間隙，橡膠更易滲入簾線內(nèi)部，并能防止由于沿簾線芯吸收水分而導(dǎo)致的鋼絲腐蝕現(xiàn)象。

（2）采用同向捻制，鋼絲簾線容易彎曲、比較柔軟、表面平滑，使用中磨損較小；層間鋼絲為線接觸，可以降低鋼絲間磨損的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）無外纏絲，可以消除外纏絲對(duì)簾線芯的剪切作用，減小鋼絲簾線疲勞斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

相比之下，3+9×0.22+0.15鋼絲簾線結(jié)構(gòu)弊端如下。

（1）在彎曲變形情況下會(huì)導(dǎo)致外纏絲與外層鋼絲間的嚴(yán)重磨損，使得簾線的耐彎曲疲勞性能下降。

（2）簾線的線密度和輪胎質(zhì)量較大。

（3）簾線直徑、簾布厚度及質(zhì)量較大。

（4）外纏絲的存在使得壓延簾布的最大強(qiáng)度降低，對(duì)于大規(guī)格輪胎，存在胎肩部位的胎體簾線間隙過大的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）簾線的堅(jiān)韌性（破斷力/線密度比值）降低。

兩種鋼絲簾線覆膠斷面對(duì)比如圖1所示。

圖1 兩種鋼絲簾線覆膠斷面對(duì)比

從圖1可以看出，3+8×0.21ST鋼絲簾線滲膠效果優(yōu)于3+9×0.22+0.15鋼絲簾線。

3+9×0.22+0.15鋼絲簾線的外纏絲易造成簾線疲勞磨損，如圖2所示。由于其內(nèi)外層鋼絲捻向相反，多層簾線在斷面圓形半徑方向上各層之間呈分離狀態(tài)，不同層之間的鋼絲為點(diǎn)接觸，存在著潛在的磨損破壞問題。

圖2 3+9×0.22+0.15鋼絲簾線外纏絲切割造成疲勞磨損

2 壓延工藝

2.1 設(shè)備條件

使用意大利魯?shù)婪蚬镜摩?50×1 000四輥鋼絲簾布?jí)貉訖C(jī)，壓延使用專用70根·dm-1整經(jīng)輥，錠子架風(fēng)壓范圍為31.0～34.5 kPa。

2.2 技術(shù)要求

（1）在整個(gè)壓延簾布的寬度范圍內(nèi)，鋼絲簾線排列均勻，間距相等，密度公差每10根不大于0.5根。

（2）在整個(gè)簾布寬度和長(zhǎng)度范圍內(nèi)簾布厚度均勻一致，上下兩面的掛膠厚度相等，簾布厚度公差為±0.05 mm。

（3）在整個(gè)簾布的厚度和長(zhǎng)度范圍內(nèi)，膠料與鋼絲簾線之間密實(shí)，膠料充滿鋼絲簾線的間隙，簾線排列整齊。

（4）壓延后的鋼絲簾布平整、光滑、不變形、不掉膠、無熟膠和雜物等。

3+8×0.21ST鋼絲簾布?jí)貉舆^程及數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 3+8×0.21ST鋼絲簾布?jí)貉舆^程及數(shù)據(jù)

為了使鋼絲簾線能均勻通過導(dǎo)向裝置，不震蕩、不折彎、不跳線，壓延過程中需要保證鋼絲簾線導(dǎo)開張力。生產(chǎn)過程中不同簾線導(dǎo)開張力的簾布如圖3所示。

從圖3可以看出，簾布牽引張力不變，錠子架風(fēng)壓調(diào)整至34.5 kPa，簾線導(dǎo)開張力為1 000～1 350 kg時(shí)壓延簾布外觀較理想。

圖3 生產(chǎn)過程中不同簾線導(dǎo)開張力的簾布

3+8×0.21ST鋼絲簾線錠子架左右兩側(cè)簾線導(dǎo)開張力監(jiān)控如圖4所示。

從圖4可以看出，錠子架左右兩側(cè)簾線導(dǎo)開張力監(jiān)控均值差為47 kg，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖4 3+8×0.21ST鋼絲簾線錠子架左右兩側(cè)導(dǎo)開張力

3 裁斷工藝

鋼絲簾布的裁斷質(zhì)量包括角度誤差、寬度誤差、斜邊長(zhǎng)誤差、切口質(zhì)量等方面。鋼絲簾布表面平整度好，邊部整齊、不變形的鋼絲簾布裁切質(zhì)量好，精度較高。如果壓延簾布有變形、卷曲、邊部不齊等現(xiàn)象，則裁斷后簾布角度、寬度和斜邊長(zhǎng)度均有較大的誤差。另外，壓延簾布卷曲不整齊也會(huì)影響簾布的導(dǎo)開和定中心，從而影響裁斷質(zhì)量。因此，鋼絲簾布質(zhì)量直接影響裁斷質(zhì)量。

裁刀壓力和角度的調(diào)節(jié)是否合適，也會(huì)影響裁斷簾布的接頭質(zhì)量，裁刀壓力過小會(huì)造成鋼絲簾布裁不斷等問題，造成較大浪費(fèi)；裁刀壓力過大會(huì)造成膠料收縮太大和鋼絲松散、毛刺較長(zhǎng)等質(zhì)量問題。

本研究使用Fischer公司的90°裁斷機(jī)。縫合輪壓力設(shè)定選取3種方案，根據(jù)使用效果給定3個(gè)壓力值，縫合效果對(duì)比如表3所示。

表3 不同縫合輪壓力下的縫合效果對(duì)比

3種方案裁斷簾布如圖5所示，縫合效果如圖6所示。

圖5 3種方案裁斷簾布

圖6 3種方案縫合效果X光檢測(cè)圖像

由圖5和6可見：方案1縫合接頭過緊，導(dǎo)致鋼絲簾布縫合后并線嚴(yán)重；方案2縫合接頭仍出現(xiàn)過緊情況，導(dǎo)致鋼絲簾布縫合后輕微并線；方案3對(duì)縫合輪夾角角度進(jìn)行微調(diào)后，縫合接頭符合標(biāo)注間距0.5根鋼絲的要求。

4 成型工藝

縫合使用山東濰坊蜂鳴科技有限公司的DF24型電動(dòng)鋼絲簾布縫合器。縫合輪間隙工藝條件根據(jù)簾布厚度進(jìn)行微調(diào)，成型縫合器縫合輪調(diào)整位置如圖7所示。

圖7 成型縫合器縫合輪

壓延后簾布整體厚度為2.0 mm，因3+8×0.21ST鋼絲簾線直徑較3+9×0.22+0.15鋼絲簾線減小0.32 mm，覆膠厚度增大，導(dǎo)致整體簾布偏軟，縫合時(shí)膠料易出現(xiàn)擠壓變形。

縫合輪間隙過大會(huì)造成簾布接頭壓不實(shí)，成型充氣過程中會(huì)被撕裂或者爆開以及成品輪胎X光檢測(cè)圖像出現(xiàn)局部胎體簾線排列稀或排列不均等問題；縫合輪間隙過小會(huì)造成簾布縫合接頭處并線或縫合起始位置掛膠不好，成品輪胎X光檢測(cè)圖像顯示簾布接頭處并線或開叉等質(zhì)量問題。

采用原間隙縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布效果如圖8所示。

由圖8可見，采用原間隙縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布，存在局部鋼絲裸露和交叉并線等問題。

圖8 采用原間隙縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布效果

為保證成型縫合效果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，將縫合輪與底板之間的間隙減小0.3 mm。

采用調(diào)整后的縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布的縫合效果見圖9。

從圖9可以看出，縫合輪間隙減小0.3 mm后，實(shí)際縫合效果提高。

圖9 采用調(diào)整后縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布效果

5 結(jié)論

通過對(duì)3+8×0.21ST鋼絲簾線自身特點(diǎn)的分析，對(duì)壓延、裁斷及成型等工序的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)設(shè)備適應(yīng)性進(jìn)行改善，有效解決了3+8×0.21ST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎加工過程中出現(xiàn)的壓延簾布的簾線排列不均、脫層，裁斷及成型的縫合接頭稀線、并線等質(zhì)量問題，大大提高了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性；同時(shí)減小了中間過程消耗和成品輪胎簾布類缺陷率，提高了超高強(qiáng)度鋼絲簾線在使用過程中的穩(wěn)定性和工藝通過性，加速了我公司推廣使用超高強(qiáng)度鋼絲簾線的進(jìn)度，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和品牌價(jià)值。