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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

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