胎圈钢丝使用中存在的问题及解决方法

雷?

（荣成成山钢帘线有限公司）

摘要：简要概述了我国胎圈钢丝的生产现状，就国产胎圈钢丝在使用中存在散圈、翘曲、椭圆、挂胶不好等问题进行了论述，分析了产生的原因，提出解决钢丝残余应力、屈强比、平直度、氧化锈蚀等问题的办法。

关键词：胎圈钢丝  性能提高  质量

随着我国子午线轮胎的发展，胎圈钢丝作为其主要的骨架材料，其质量越来越被轮胎厂所重视，由于我国子午胎起步较晚，斜交胎使用的胎圈钢丝质量要求较低。虽然我国胎圈钢丝生产厂家较多，但在产品质量、工艺技术和装备水平上同国外还存在差距，胎圈钢丝总体生产水平还比较落后。近年国产子午胎得到迅猛发展，许多胎圈钢丝厂及时的从国外引进了技术、设备，胎圈钢丝产品也由原来的镀紫铜发展为镀锡青铜，规格也从仅有φ1.0mm一个规格发展到多种规格，在钢丝抗拉强度、单向扭转、破断伸长率、钢丝直径等指标的控制上都趋于严格，基本满足了用户要求，工艺技术和产品质量都有了较大的提高。但由于国内厂家技术上、经验上的欠缺，胎圈钢丝在轮胎厂使用中存在的问题仍然很多，一些国内知名的轮胎厂和合资企业仍然大量进口胎圈钢丝，国产胎圈钢丝的综合性能还有待提高。本文就我们调查轮胎厂使用国内一些企业胎圈钢丝中存在的问题及产生的原因进行综述。

子午线轮胎胎圈部位承受的内压力及负荷下的附加应力都比斜交胎大，所以子午线轮胎胎圈要具备比斜交胎胎圈大得多的支撑刚度，轮胎生产过程中胎圈工艺要求也较严格。全钢子午胎钢丝圈生产多采用单根钢丝缠绕，生产时一根钢丝在卷成盘上反复缠绕，形成断面为正六角形或斜六角形的钢丝圈，钢丝的排列由计算机的程序控制，同斜交胎钢丝圈生产采用的多根钢丝并排压了后搭接法生产的矩形断面的钢丝圈相比，单根钢丝缠绕工艺要复杂的多，它对钢丝的平直度、残余扭转、屈强比、钢丝的柔顺性、通条性的要求也严格的多。

1、存在问题

1.1 钢丝圈散圈

在单根钢丝缠绕生产六角钢丝圈时，钢丝圈散圈是一个比较常见的问题，主要表现为成形的钢丝圈中的钢丝排列间隙逐渐变大，钢丝圈出现变形，严重时钢丝圈全部散乱。散圈现象也有在钢丝圈停放过程中才出现，即使出现轻微的散圈，给轮胎性能造成的影响也很大。由于钢丝排列不规则、不紧密，轮胎硫化时橡较在钢丝缝隙中流动，钢丝圈越发松散，轮胎使用后，钢丝圈几何形状进一步破坏，轮胎子口对轮辋的箍紧力下降，钢丝圈在轮胎中的承载能力也会减弱。钢丝圈散圈严重时，整个钢丝圈报废，造成很大的浪费。在钢丝圈生产时，轮胎厂也采用增加牵引张力和储线张力的方法来克服钢丝圈散圈。

钢丝圈散圈是因为钢丝中存在较大的残余应力造成的。一方面钢丝残余扭转控制不好，且平直度差；另一方面钢丝通条性也存在问题。由于GB14450-1993标准中没有规定钢丝残余扭转的控制标准，轮胎厂在胎圈钢丝进厂检验时，也很少检查这一指标，因此钢丝残余扭转值太大带来的不良影响，只有在钢丝圈生产时才暴露，在修订《胎圈用钢丝》标准讨论稿中，钢丝的残余扭转已做了规定，9m长钢丝残余扭转不大于1转。钢丝存在“S”形，平直度达不到要求时，钢丝圈也会变形或散圈。

钢丝通条性不好，也是影响钢丝圈成形质量的一个因素。据轮胎厂操作工讲，在钢丝圈缠绕时，一些厂家的钢丝经常有“硬弯”现象，造成钢丝圈缠绕困难或散圈。我们对国内几家胎圈钢丝生产厂家的φ1.65mm钢丝做力学性能检验，结果如下表：

国内几家胎圈钢丝生产厂φ1.65mm钢丝力学性能

从表中可以看出，钢丝通条性的差异是很大的。

1.2 钢丝圈翘头和椭圆

钢线翘头也是单根钢丝缠绕中比较常见的问题。钢丝圈生产时，钢丝头翘起，不能紧贴卷成盘，或者送线时，钢丝拱起。操作工需将钢丝头按下，才能进行钢丝圈缠绕。另一个问题就是钢丝圈椭圆。钢丝圈从卷成盘上取下，逐渐成椭圆状，在停放0.5至1小时时，椭圆度会变得更大，严重时达到7-8mm。至使胎胚成型时扣圈困难，钢丝翘头和椭圆不仅给轮胎生产工序带来影响，同时也影响到轮胎胎圈部位的抗变形能力。

钢丝圈翘头和椭圆的主要原因是钢丝的刚度和弹性不好，屈强比是钢丝屈服强度与抗拉强度之比，它是衡量钢丝刚度和弹性的重要技术指标。我们曾对产生钢丝圈翘头和椭圆的钢丝进行测试，虽然钢丝的其它力学性能都比较高，抗拉强度达到了1950Mpa，单向扭转在33次以上，但屈强比却很低，达不到75%，在保证钢丝其它力学性能不变的条件下，提高钢丝屈强比到80%以上时，钢丝圈翘头和椭圆的现象完全得到改善。虽然不少胎圈钢丝产品标准中没有屈强比指标，但要保证胎圈的支撑刚度，控制屈服比指标是必不可少的。

1.3 钢丝挂胶不好

轮胎生产厂在胎圈钢丝进厂时都进行粘合力检验，以保证钢丝铜层同橡胶的结合力，粘合力的高低同胎圈钢丝表面质量、镀层、镀前处理及所用胶料都有关系，由于粘合力是轮胎厂的必检项目，因此胎圈钢丝生产厂家对钢丝粘合力都比较重视，一般都能满足用户的要求。在保证像胶粘合力符合标准时，保证钢丝圈生产时钢丝挂胶良好也是一个非常重要的内容。虽然国外有采用不附胶的矩形断面钢丝制做钢丝圈，但做为圆钢丝生产的钢丝圈，保证钢丝排列紧密，避免生产过程中钢丝圈变形，钢丝挂胶均匀，却十分必要。

轮胎厂对钢丝挂胶不好一般称为“露铜”，多处“露铜”的钢丝圈是不能使用的。钢丝圈“露铜”同胶料的温度有一定的关系，但主要是由胎圈钢丝表面质量决定。钢丝表面铜层氧化，防氧化涂层使用不当，及钢丝表面残留的铜粉、油污，都影响铜丝的挂胶效果，甚至会造成钢丝的严重“露铜”。值得注意的一点是，“露铜”严重的钢丝在做粘合力实验时，粘合力一般还比较高，其原因还需进一步研究。

1.4 其它问题

在钢丝圈生产过程，由于钢丝排列不好造成夹线、乱线的问题。以及涨轮、钢丝锈蚀等，都给操作者带来极大不便，不仅影响作业率，也造成很大浪费。

2、解决的方法

2.1 钢丝残余扭转

胎圈钢丝生产厂要控制好残余扭转值，首先要从设备上改进，采用直进式拉丝机替代滑轮式拉丝机，防止在生产过程中形成钢丝扭转；其次在镀铜生产工序，对收、放线装置各种牵引卷筒，过线轮的铜丝缠绕要注意，尽量减少扭转。

2.2 钢丝屈强比

影响屈强比的主要原因有以下几方面：一是盘条中Mn的含量，一般Mn含量应控制0.5%以上。国外一些胎圈钢丝厂，Mn含量控制在0.55%甚至0.60%以上；二是在生产过程中尽量增大各种牵引卷筒、过线轮直径，一般过线轮直径不得小于Φ200mm；三是保证矫直器的正确使用，在采用收线前矫直时，要严格控制矫直器的压下量。

2.3 钢丝平直度

要保持钢丝的平直度，首先应尽量提高钢丝的屈强比，保证钢丝有好的弹性和刚性，防止钢丝缠绕后平直度发生变化。外在镀前各工序要控制好钢丝的平直度，即在中拉工序增加矫直装置，减少因前道工序平直度不好造成成品钢丝平直度矫直困难。

2.4 钢丝的氧化和锈蚀

防止铜层的氧化和锈蚀，在许多文章中都有论述。胎圈钢丝生产厂多采用涂防氧化液的方法来处理，我们认为保证钢丝镀前表面洁净，控制好镀后冲洗水的P_H值也是一个很重要的方面。

要减少胎圈钢丝在钢丝圈使用中出现的问题，一方面胎圈钢丝生产厂应从盘条质量、生产设备方面给予保证，采用新技术，新工艺提高胎圈钢丝的综合性能；另一方面要加强同轮胎生产厂的合作，共同研究和提高胎圈钢丝的性能。国外许多轮胎生产厂都有自己的帘线厂和胎圈钢丝厂，不仅能及时改进轮胎生产中骨架材料存在的问题，而且对轮胎使用中、使用后的骨架材料的情况也有很深的研究。

参考文献：

[1]张清珍：胎圈用钢丝的品种、性能及发展趋势，第一届全国橡胶工业用织物和骨架材料研究会论文集。

[2]封文华：我国胎圈钢丝标准的演变，金属制品.2001，第1期（P34-37）

作者简介

雷?：1966年生，高级工程师，荣成成山钢帘线有限公司总工程师。