3+8×0.21ST鋼絲簾線工藝性能研究

丁小朋，王 歡，李國瑞，閆小記

（風神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

隨著國家對環(huán)保要求的逐步嚴格，汽車領域的能耗管控進一步加強，使得輪胎行業(yè)進一步朝著節(jié)油、低排放的方向發(fā)展[1]；同時行業(yè)內部對降低生產成本也有著新的要求。為了滿足行業(yè)需求，超高強度鋼絲簾線應運而生，在輪胎制造行業(yè)得到廣泛應用。超高強度鋼絲簾線因單絲直徑和質量小，鋼絲剛度增大，其破斷力大于同級別的普通強度鋼絲簾線；但在輪胎制造過程中，壓延、裁斷以及成型環(huán)節(jié)均會出現相應的工藝控制難點，導致輪胎產品性能不穩(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，改善設備的適應性，有效解決了該規(guī)格鋼絲簾線應用于全鋼載重子午線輪胎時在加工過程中出現的質量問題，取得良好效果。

1 兩種鋼絲簾線性能分析

1.1 基本性能對比

兩種鋼絲簾線基本性能對比如表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比

1.2 結構對比

3+8×0.21ST鋼絲簾線的結構特點如下。

（1）開放型結構中鋼絲之間松散聯接、可移動、有間隙，橡膠更易滲入簾線內部，并能防止由于沿簾線芯吸收水分而導致的鋼絲腐蝕現象。

（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險。

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

相比之下，3+9×0.22+0.15鋼絲簾線結構弊端如下。

（1）在彎曲變形情況下會導致外纏絲與外層鋼絲間的嚴重磨損，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量較大。

（3）簾線直徑、簾布厚度及質量較大。

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

（5）簾線的堅韌性（破斷力/線密度比值）降低。

兩種鋼絲簾線覆膠斷面對比如圖1所示。

圖1 兩種鋼絲簾線覆膠斷面對比

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 設備條件

使用意大利魯道夫公司的Φ450×1 000四輥鋼絲簾布壓延機，壓延使用專用70根·dm-1整經輥，錠子架風壓范圍為31.0～34.5 kPa。

2.2 技術要求

（1）在整個壓延簾布的寬度范圍內，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）在整個簾布寬度和長度范圍內簾布厚度均勻一致，上下兩面的掛膠厚度相等，簾布厚度公差為±0.05 mm。

（3）在整個簾布的厚度和長度范圍內，膠料與鋼絲簾線之間密實，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鋼絲簾布壓延過程及數據如表2所示。

表2 3+8×0.21ST鋼絲簾布壓延過程及數據

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

從圖3可以看出，簾布牽引張力不變，錠子架風壓調整至34.5 kPa，簾線導開張力為1 000～1 350 kg時壓延簾布外觀較理想。

圖3 生產過程中不同簾線導開張力的簾布

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

從圖4可以看出，錠子架左右兩側簾線導開張力監(jiān)控均值差為47 kg，完全滿足標準要求。

圖4 3+8×0.21ST鋼絲簾線錠子架左右兩側導開張力

3 裁斷工藝

鋼絲簾布的裁斷質量包括角度誤差、寬度誤差、斜邊長誤差、切口質量等方面。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量好，精度較高。如果壓延簾布有變形、卷曲、邊部不齊等現象，則裁斷后簾布角度、寬度和斜邊長度均有較大的誤差。另外，壓延簾布卷曲不整齊也會影響簾布的導開和定中心，從而影響裁斷質量。因此，鋼絲簾布質量直接影響裁斷質量。

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

本研究使用Fischer公司的90°裁斷機。縫合輪壓力設定選取3種方案，根據使用效果給定3個壓力值，縫合效果對比如表3所示。

表3 不同縫合輪壓力下的縫合效果對比

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光檢測圖像

由圖5和6可見：方案1縫合接頭過緊，導致鋼絲簾布縫合后并線嚴重；方案2縫合接頭仍出現過緊情況，導致鋼絲簾布縫合后輕微并線；方案3對縫合輪夾角角度進行微調后，縫合接頭符合標注間距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型電動鋼絲簾布縫合器。縫合輪間隙工藝條件根據簾布厚度進行微調，成型縫合器縫合輪調整位置如圖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，導致整體簾布偏軟，縫合時膠料易出現擠壓變形。

縫合輪間隙過大會造成簾布接頭壓不實，成型充氣過程中會被撕裂或者爆開以及成品輪胎X光檢測圖像出現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光檢測圖像顯示簾布接頭處并線或開叉等質量問題。

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，對設備進行微調，將縫合輪與底板之間的間隙減小0.3 mm。

采用調整后的縫合輪縫合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，實際縫合效果提高。

圖9 采用調整后縫合輪縫合3+8×0.21ST鋼絲簾布效果

5 結論

通過對3+8×0.21ST鋼絲簾線自身特點的分析，對壓延、裁斷及成型等工序的工藝參數進行優(yōu)化，對設備適應性進行改善，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、并線等質量問題，大大提高了生產過程的穩(wěn)定性；同時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度鋼絲簾線的進度，進一步提升了產品的競爭力和品牌價值。