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

張海彬，許志展，俞彥芳，黃 平，陳 貴

（海安橡膠集團股份公司，福建 莆田 351254）

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

隨著對巨型輪胎的研發，現階段已開發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用，并與7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線進行對比。

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，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 主要設備和儀器

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

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《工程機械子午線輪胎無損檢驗方法 X射線法》測試；成品輪胎轉鼓性能按照GB/T 30193—2013《工程機械輪胎耐久性試驗方法》和GB/T 30197—2018《工程機械輪胎作業能力測試方法 轉鼓法》測試。

2 結果與討論

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，基本性能指標對比見表1。

表1 兩種鋼絲簾線的基本性能指標對比

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，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度鋼絲，鋼絲簾線具有強度高、破斷力大等特點。7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾線為雙層結構，7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾線為3層結構，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，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。可以看出，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、交線等現象；裁斷過程中鋼絲簾布未出現鋼絲散股、半成品翹頭現象；斷點無鋼絲刺出，接頭對接良好，產品外觀達到企業標準要求。

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7×（3+9+15×0.22）+0.20HT鋼絲簾布的鋼絲質量和膠料質量均較大。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7×（3+9×0.30）+0.20HT鋼絲簾布的生產成本比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1條輪胎成本增加了約400元。

2.5 成品輪胎安全倍數

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果如圖5所示。

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

圖5 成品輪胎的X光無損檢測儀檢測結果

表4 成品輪胎的外緣尺寸 mm

成品輪胎的室內耐久性能測試結果見表5。

從表5可以看出，采用兩種鋼絲簾線生產的成品輪胎的耐久性能相當。

表5 成品輪胎的耐久性能測試結果 h

3 結論

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，同時壓延簾布厚度和覆膠量減小，從而實現了輪胎輕量化，并降低了輪胎生產成本。