工程機械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測

1、工程機械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測趙年鵬，馬衛(wèi)明，劉世軍（江蘇興達鋼簾線股份有限公司，江蘇 興化 225721）摘 要： 闡述工程機械子午線輪胎用鋼絲簾線的性能檢測，重點介紹破斷力和粘合力檢測方法。關(guān)鍵詞： 鋼絲簾線、破斷力、粘合力目前國內(nèi)一批輪胎企業(yè)已具備了一定的工程機械子午線輪胎生產(chǎn)規(guī)模，部分企業(yè)巨型工程機械子午線輪胎的開發(fā)也取得了長足的進步。作為工程機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)的測試設(shè)備無法完成對其性能的準確測試，目前國內(nèi)還沒有形成完整、系統(tǒng)的檢測方法，特別是破斷力和粘合力兩項指標。為此，我公司對鋼絲簾線破斷力和粘合力檢測設(shè)備進行了技術(shù)性改進，并探索

2、出準確可行的檢測方法。1、 破斷力檢測工程機械子午線輪胎由于承載能力大，行駛路面狀況極差，因此對鋼絲簾線強度要求較高，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，對于一些巨型工程機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20000N左右。常規(guī)的鋼絲簾線性能檢測設(shè)備及方法已經(jīng)無法滿足檢測要求，主要存在兩個問題：拉力機量程達不到要求；夾具弧度較小，所測結(jié)果不能真實反映較大直徑鋼

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)檢測方法）進行試驗對比檢測，最終確定澆鑄法檢測該系列結(jié)構(gòu)鋼絲簾線。1.1 檢測原理在常溫下，對試樣施加拉力，一般拉至出現(xiàn)斷絲、斷股、斷繩，測定鋼絲簾線破斷力及其伸長率；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??； 截取的試樣兩端應(yīng)用軟鋼絲或其它材料牢固捆扎； 試樣有效長度（夾頭間距離）400mm；1.3 澆鑄試樣 在距試樣兩端一個夾持長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裸露的鋼絲進行校直，

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 拉伸試驗機的選擇拉伸試驗機按鋼絲簾線破斷力在全部量程的15%85%范圍內(nèi)進行選定，我司根據(jù)鋼絲簾線的破斷力范圍，分別選用型號為ZWICK Z050、負荷量程為050KN、檢測精度0.5級和型號為ZWICK Z010、負荷量程為010KN、檢測精度0.5級的電子拉伸試驗機進行工程機械子午線輪胎用鋼絲簾線的破斷力測試。1.5 試驗拉伸 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)整試驗機零點后，然后進行拉伸； 試樣在距夾頭30mm以外破斷，則該試驗有效，若試樣在距夾頭30mm內(nèi)破斷，實測破斷拉力符合有關(guān)標準規(guī)定時，則該試驗有效，否則無效； 試樣斷股(單股繩斷絲)時的拉力記為實測破斷拉力。圖3 拉伸測量裝置示意 1.6 檢測數(shù)據(jù)為了驗證破斷力檢測數(shù)據(jù)的準確性，分別采用澆鑄檢測法與常規(guī)弧形夾具檢測法對不同直徑的7×7×0.220.15HT、7×（3+9）×0.245+0.20HT和7×（3+9+15）×0.22+0.22HT鋼絲簾線進行破斷力測試，

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

7、5 9532 9587 9536 9502 9587 9475 112 9526 42澆鑄法檢測結(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）鋼絲簾線破斷力測試結(jié)果樣號 1 2 3 4 5 最大值 最小值 極差 平均值 標準偏差常規(guī)方法檢測結(jié)果（N）17875 19652 18026 17321 16958 19652 16958 2694 17966 1035澆鑄法檢測結(jié)果（N）19759 19621 20256 19835 19929 20256

8、19621 635 19880 238注：表3常規(guī)檢測方法采用圓盤形機械夾具檢測。從數(shù)據(jù)分析，常規(guī)檢測方法與澆鑄法在檢測小直徑鋼絲簾線時，均能達到檢測數(shù)據(jù)的準確性。在檢測大直徑鋼絲簾線時，常規(guī)方法檢測結(jié)果偏低、標準偏差大，分析認為常規(guī)方法檢測大直徑鋼絲簾線時，鋼絲簾線與檢測夾具弧面接觸產(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，造成檢測結(jié)果偏低，不能真實反映鋼絲簾線的破斷力。澆鑄法檢測中鋼絲簾線的鋼絲受力均衡，檢測數(shù)據(jù)真實、準確。2、工程子午線輪胎用鋼簾線的粘合力檢測工程機械子午線輪胎對鋼絲簾線與橡膠的粘合力要求非常高，因此工程機械子午線輪胎用鋼絲簾線的粘

9、合力檢測尤為重要。工程機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法滿足精確檢測要求，為此我們設(shè)計了更適合工程機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)計中，以ASTM標準為基礎(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抽出過程中相鄰的兩根鋼絲簾線檢測數(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=簾線標準直徑的上限+2×（外繞絲標準

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，如果抽出孔直徑偏小時，膠塊下部在鋼絲位移量相同的情況下受力不充分，上部橡膠因達到伸長極限開始破裂，抽出力檢測結(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，與某工程機械子午線輪胎生產(chǎn)成熟企業(yè)對7×（3+9+15）×0.22+0.22HT鋼絲簾線進行同一膠料配方、相同硫化條件的對比檢測，結(jié)果如下： 項 目結(jié) 果12興達檢測結(jié)果 粘合力（N） 2879 2757 附膠率（%） 80 80 某輪胎企業(yè)檢測結(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) 語與常規(guī)弧形（或圓盤形）夾具檢測鋼絲簾線破斷力的方法相比，澆鑄法檢測較大直徑工程機械子午線輪胎