工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測(cè)

1、工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測(cè)趙年鵬，馬衛(wèi)明，劉世軍（江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司，江蘇 興化 225721）摘 要： 闡述工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測(cè)，重點(diǎn)介紹破斷力和粘合力檢測(cè)方法。關(guān)鍵詞： 鋼絲簾線、破斷力、粘合力目前國(guó)內(nèi)一批輪胎企業(yè)已具備了一定的工程機(jī)械子午線輪胎生產(chǎn)規(guī)模，部分企業(yè)巨型工程機(jī)械子午線輪胎的開(kāi)發(fā)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。作為工程機(jī)械子午線輪胎骨架材料的鋼絲簾線，由于其直徑大、破斷力高，常規(guī)的測(cè)試設(shè)備無(wú)法完成對(duì)其性能的準(zhǔn)確測(cè)試，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成完整、系統(tǒng)的檢測(cè)方法，特別是破斷力和粘合力兩項(xiàng)指標(biāo)。為此，我公司對(duì)鋼絲簾線破斷力和粘合力檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)性改進(jìn)，并探索

2、出準(zhǔn)確可行的檢測(cè)方法。1、 破斷力檢測(cè)工程機(jī)械子午線輪胎由于承載能力大，行駛路面狀況極差，因此對(duì)鋼絲簾線強(qiáng)度要求較高，一般都要求在2800MPa以上，目前常用的7×7×1、3+9+9×3×1、3+9×1+8×7×1結(jié)構(gòu)鋼絲簾線的破斷力一般在4000N8000N左右，對(duì)于一些巨型工程機(jī)械子午線輪胎使用的7×（3+9+15）×1結(jié)構(gòu)鋼絲簾線，破斷力更是高達(dá)20000N左右。常規(guī)的鋼絲簾線性能檢測(cè)設(shè)備及方法已經(jīng)無(wú)法滿足檢測(cè)要求，主要存在兩個(gè)問(wèn)題：拉力機(jī)量程達(dá)不到要求；夾具弧度較小，所測(cè)結(jié)果不能真實(shí)反映較大直徑鋼

3、絲簾線的破斷力。為此，我公司參照GB/T83582006鋼絲繩破斷拉伸試驗(yàn)方法中的澆鑄法、套壓法、纏繞法和直接夾持法，選定澆鑄法和纏繞法（鋼絲簾線常規(guī)檢測(cè)方法）進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比檢測(cè)，最終確定澆鑄法檢測(cè)該系列結(jié)構(gòu)鋼絲簾線。1.1 檢測(cè)原理在常溫下，對(duì)試樣施加拉力，一般拉至出現(xiàn)斷絲、斷股、斷繩，測(cè)定鋼絲簾線破斷力及其伸長(zhǎng)率；1.2 試樣制備 未經(jīng)使用的鋼絲簾線，試樣應(yīng)從合格處截取； 截取的試樣兩端應(yīng)用軟鋼絲或其它材料牢固捆扎； 試樣有效長(zhǎng)度（夾頭間距離）400mm；1.3 澆鑄試樣 在距試樣兩端一個(gè)夾持長(zhǎng)度處用軟鋼絲等材料牢固捆扎，去掉端頭捆扎鋼絲，制成掃帚頭狀，在任何情況下不得對(duì)裸露的鋼絲進(jìn)行校直，

4、但允許彎曲成鉤型，如圖1所示； 清除掃帚頭狀的鋼簾線試樣表面污垢，沾浸稀鹽酸，但不得損傷鋼絲； 沾浸后的鋼絲簾線用錫澆鑄成三角體，但不得改變鋼絲性能，澆鑄后的鋼絲簾線拉伸試樣，如圖2所示；圖1 鋼絲試樣捆扎示意 圖2 澆鑄后的鋼絲簾線拉伸試樣1.4 拉伸試驗(yàn)機(jī)的選擇拉伸試驗(yàn)機(jī)按鋼絲簾線破斷力在全部量程的15%85%范圍內(nèi)進(jìn)行選定，我司根據(jù)鋼絲簾線的破斷力范圍，分別選用型號(hào)為ZWICK Z050、負(fù)荷量程為050KN、檢測(cè)精度0.5級(jí)和型號(hào)為ZWICK Z010、負(fù)荷量程為010KN、檢測(cè)精度0.5級(jí)的電子拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線的破斷力測(cè)試。1.5 試驗(yàn)拉伸 將澆鑄好的試樣置

5、于特制的鉗口座中（如圖3所示）。調(diào)整試樣，使之與鉗口座軸線重合，調(diào)整試驗(yàn)機(jī)零點(diǎn)后，然后進(jìn)行拉伸； 試樣在距夾頭30mm以外破斷，則該試驗(yàn)有效，若試樣在距夾頭30mm內(nèi)破斷，實(shí)測(cè)破斷拉力符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，則該試驗(yàn)有效，否則無(wú)效； 試樣斷股(單股繩斷絲)時(shí)的拉力記為實(shí)測(cè)破斷拉力。圖3 拉伸測(cè)量裝置示意 1.6 檢測(cè)數(shù)據(jù)為了驗(yàn)證破斷力檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，分別采用澆鑄檢測(cè)法與常規(guī)弧形夾具檢測(cè)法對(duì)不同直徑的7×7×0.220.15HT、7×（3+9）×0.245+0.20HT和7×（3+9+15）×0.22+0.22HT鋼絲簾線進(jìn)行破斷力測(cè)試，

6、結(jié)果見(jiàn)表1、2、3。表1：7×7×0.22+0.15HT（直徑2.24mm）鋼絲簾線破斷力測(cè)試結(jié)果樣號(hào) 1 2 3 4 5 最大值 最小值 極差 平均值常規(guī)方法檢測(cè)結(jié)果（N）5647 5679 5653 5621 5665 5679 5621 58 5653澆鑄法檢測(cè)結(jié)果（N）5570 5619 5582 5589 5620 5620 5570 50 5596標(biāo)準(zhǔn)偏差22 23表2：7×（3+9）×0.245+0.20HT（直徑3.30mm）鋼絲簾線破斷力測(cè)試結(jié)果樣號(hào) 1 2 3 4 5 最大值 最小值 極差 平均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差常規(guī)方法檢測(cè)結(jié)果（N）947

7、5 9532 9587 9536 9502 9587 9475 112 9526 42澆鑄法檢測(cè)結(jié)果（N）9422 9476 9521 9468 9459 9521 9422 99 9469 36表3：7×（3+9+15）×0.22+0.22HT（直徑4.42mm）鋼絲簾線破斷力測(cè)試結(jié)果樣號(hào) 1 2 3 4 5 最大值 最小值 極差 平均值 標(biāo)準(zhǔn)偏差常規(guī)方法檢測(cè)結(jié)果（N）17875 19652 18026 17321 16958 19652 16958 2694 17966 1035澆鑄法檢測(cè)結(jié)果（N）19759 19621 20256 19835 19929 20256

8、19621 635 19880 238注：表3常規(guī)檢測(cè)方法采用圓盤(pán)形機(jī)械夾具檢測(cè)。從數(shù)據(jù)分析，常規(guī)檢測(cè)方法與澆鑄法在檢測(cè)小直徑鋼絲簾線時(shí)，均能達(dá)到檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在檢測(cè)大直徑鋼絲簾線時(shí)，常規(guī)方法檢測(cè)結(jié)果偏低、標(biāo)準(zhǔn)偏差大，分析認(rèn)為常規(guī)方法檢測(cè)大直徑鋼絲簾線時(shí)，鋼絲簾線與檢測(cè)夾具弧面接觸產(chǎn)生的角度偏小，施加拉力后鋼絲簾線受力不均，貼近夾具弧面的鋼絲簾線的鋼絲首先斷裂，造成檢測(cè)結(jié)果偏低，不能真實(shí)反映鋼絲簾線的破斷力。澆鑄法檢測(cè)中鋼絲簾線的鋼絲受力均衡，檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。2、工程子午線輪胎用鋼簾線的粘合力檢測(cè)工程機(jī)械子午線輪胎對(duì)鋼絲簾線與橡膠的粘合力要求非常高，因此工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線的粘

9、合力檢測(cè)尤為重要。工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線由于直徑大，傳統(tǒng)的硫化模具以及抽出夾具無(wú)法滿足精確檢測(cè)要求，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了更適合工程機(jī)械子午線輪胎用鋼絲簾線粘合力的硫化模具和抽出夾具。2.1 硫化模具在硫化模具（如圖4所示）的設(shè)計(jì)中，以ASTM標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，將鋼絲簾線間的間距由常規(guī)的12.5mm調(diào)整到了20.0mm，避免在H抽出過(guò)程中相鄰的兩根鋼絲簾線檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響；為了便于鋼絲簾線的置入，根據(jù)鋼絲簾線粗度直徑將排放鋼絲簾線的槽寬進(jìn)行適量放大，具體規(guī)定如下 鋼簾線直徑D（mm）3.5D4.04.0D5.05.0D6.0 槽寬 （mm） 4 5 6D=簾線標(biāo)準(zhǔn)直徑的上限+2×（外繞絲標(biāo)準(zhǔn)

10、直徑的上限）圖4 硫化模具示意2.2 抽出夾具鋼絲簾線抽出過(guò)程中膠塊受力狀況（如圖5所示），膠塊上半部分由于受拉力充分伸長(zhǎng)，如果抽出孔直徑偏小時(shí)，膠塊下部在鋼絲位移量相同的情況下受力不充分，上部橡膠因達(dá)到伸長(zhǎng)極限開(kāi)始破裂，抽出力檢測(cè)結(jié)果偏低，所以根據(jù)鋼絲簾線直徑將抽出夾具調(diào)整（如圖6所示）。圖5 抽出受力示意圖6 抽出夾具示意2.3檢測(cè)數(shù)據(jù)使用上述調(diào)整后的硫化模具和抽出夾具，與某工程機(jī)械子午線輪胎生產(chǎn)成熟企業(yè)對(duì)7×（3+9+15）×0.22+0.22HT鋼絲簾線進(jìn)行同一膠料配方、相同硫化條件的對(duì)比檢測(cè)，結(jié)果如下： 項(xiàng) 目結(jié) 果12興達(dá)檢測(cè)結(jié)果 粘合力（N） 2879 2757 附膠率（%） 80 80 某輪胎企業(yè)檢測(cè)結(jié)果 粘合力（N） 2908 2769 附膠率（%） 80 85345平均值 2671 2810 2684 2760 80 85 80 80 2705 2493 2841 2743 80 85 80 803 、結(jié) 語(yǔ)與常規(guī)弧形（或圓盤(pán)形）夾具檢測(cè)鋼絲簾線破斷力的方法相比，澆鑄法檢測(cè)較大直徑工程機(jī)械子午線輪胎