CN110603358A - 胎圈环以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以通过将构成胎圈环的胎圈钢丝的真应变、抗拉强度以及屈服强度设定于特定的范围，抑制生产成本，同时提高成形时的加工性的胎圈环以及其制造方法。在包括被实施拉丝加工的胎圈钢丝2的环状的胎圈环1中，胎圈钢丝2用算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下。

Description

胎圈环以及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括被实施拉丝加工的胎圈钢丝的胎圈环以及其制造方法，更详细而言，涉及一种可以通过将构成胎圈环的胎圈钢丝的真应变、抗拉强度以及屈服强度设定于特定的范围，抑制生产成本的同时，提高成形时的加工性的胎圈环以及其制造方法。
背景技术
以往，在将胎圈钢丝卷绕为环状而成形规定直径的轮胎的胎圈环的方法中，进行如下方法：从预先卷绕有胎圈钢丝的线轴等钢丝卷出单元卷出胎圈钢丝，从而成形为胎圈环(例如专利文献1)。
一般而言，胎圈环会使用被实施拉丝加工的胎圈钢丝来成形。具体而言，将加工前的胎圈钢丝拉丝至规定的线径，对实施了该拉丝加工的胎圈钢丝进行热处理工序，进一步拉丝至最终形状的线径。就是说，一般的胎圈钢丝在达到最终形状之前实施两次拉丝加工。需要说明的是，拉丝加工后的热处理工序是通过拉丝加工消除产生于钢丝内的应变的工序。
与此相对，在不经过热处理工序，例如通过一次的拉丝加工，从初期的线径将胎圈钢丝拉丝至最终形状的线径的情况下，拉丝后的胎圈钢丝的拉丝加工度提高，因此胎圈钢丝存在断裂载荷提高，并且屈服强度也增加的倾向。此外，当使用这样的胎圈钢丝来成形胎圈环时，在胎圈成形工序中进行卷曲变得困难。其结果是，存在发生胎圈环的末端部的翘起和走形的情况，存在成形时的加工性变差的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/161031号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的是提供一种可以通过将构成胎圈环的胎圈钢丝的真应变、抗拉强度以及屈服强度设定于特定的范围，抑制生产成本，同时提高成形时的加工性的胎圈环以及其制造方法。
用于解决问题的方案
用于达成上述目的的本发明的胎圈环是包括被实施拉丝加工的胎圈钢丝的环状的胎圈环，其特征在于，所述胎圈钢丝用下述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下。
ε＝ln(d0/d1)2 (1)
其中，d0：拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
d1：拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
此外，本发明的胎圈环的制造方法的特征在于，通过对胎圈钢丝实施拉丝加工以使用下述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，加工抗拉强度为2000MPa以上、屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下的胎圈钢丝，卷绕该胎圈钢丝来成形环状的胎圈环。
ε＝ln(d0/d1)2 (1)
其中，d0：拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
d1：拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
发明效果
本发明人专心研究胎圈环以及其制造方法，结果发现在包括不经过热处理工序而实施拉丝加工的胎圈钢丝的胎圈环中，为了提高其成形时的加工性，将胎圈钢丝的屈服强度设定于特定的范围特别重要，从而完成了本发明。
在本发明的胎圈环中，胎圈钢丝用上述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下，由此能提高成形时的加工性。此外，在本发明中胎圈钢丝的真应变ε为2.80以上，其胎圈钢丝为省略了热处理工序的钢丝，因此与以往的胎圈钢丝相比，能将在胎圈钢丝的制造时的成本抑制得相对低价。由此，能抑制胎圈环的生产成本。
此外，在本发明的胎圈环的制造方法中，通过对胎圈钢丝实施拉丝加工以使用上述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，加工抗拉强度为2000MPa以上、屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下的胎圈钢丝，卷绕胎圈钢丝，成形环状的胎圈环，由此能提高成形时的加工性。
在本发明中，优选用下述算式(2)计算的胎圈钢丝的卷曲率E为85％以上100％以下。由此，能有效地改善成形时的加工性。
E＝D1/D0×100％ (2)
其中，D0：固定有胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]
D1：未固定胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]
在本发明中，胎圈钢丝的钢丝残留旋转性优选为在长尺寸方向为0±0.25次/6m。由此，能有效地改善成形时的加工性。
在本发明中，胎圈钢丝的抗拉强度优选为2200MPa以下。由此，能有效地改善成形时的加工性。
在本发明中，屈服强度的含义是指，在用拉伸试验得到的应力-应变曲线中，从应变0.2％的点平行于弹性伸长的部分引出直线时，对应于该直线与曲线的交点的应力的值。此外，钢丝残留旋转性是指，从卷绕了胎圈钢丝的线轴拉出长度6m的胎圈钢丝，测定在该拉出的状态下的胎圈钢丝的顶端部的旋转量[次/6m]。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的胎圈环的一例的斜视剖面图。
图2是表示图1的胎圈环的剖面图。
图3是表示固定有胎圈钢丝的末端的状态下与未固定胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的侧视图。
图4是表示构成本发明的胎圈环的胎圈钢丝中的应力-应变曲线的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的构成进行详细说明。图1和图2表示包括本发明的实施方式的胎圈环。
如图1和图2所示，包括本发明的实施方式的胎圈环1是由在轮胎周向卷绕的1条或多条胎圈钢丝2构成的。将该胎圈钢丝2的多个环绕部分2A沿轮胎宽度方向Tw排列多列，并且沿轮胎径向Tr层叠多段而形成多层。在图2的方案中是沿轮胎宽度方向Tw和轮胎径向Tr分别具有4列环绕部分2A的构造，但不限定于如图2的构造，能采用具有任意的列数和段数的环绕部分2A的构造。
此外，胎圈环1包括不经热处理工序而被实施拉丝加工的胎圈钢丝2。该胎圈钢丝2的材质没有特别限定，例如，优选使用钢帘线。如图2所示，当将胎圈钢丝2的线径设为d时，拉丝加工前的胎圈钢丝2的线径d0优选为5.0mm～5.5mm，拉丝加工后的胎圈钢丝2的线径d1优选为1.15mm～1.35mm。胎圈钢丝2能覆盖、卷绕例如未硫化橡胶。
在上述胎圈环1中，作为其构成构件的胎圈钢丝2的真应变ε为2.80以上。真应变ε是指，在胎圈钢丝的制造工序中，由于对胎圈钢丝实施的拉丝加工而在钢丝内产生的残留应变。该真应变ε会用下述算式(1)计算，成为评价拉丝加工的程度的指标。例如，在拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝2的线径d0为5.5mm，拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝2的线径d1为1.2mm的情况下，真应变ε为3.04。与此相对，在像以往一样对胎圈钢丝实施二次拉丝加工的情况下，一般由最初的拉丝加工拉伸至初期的线径的2/3～1/2左右的线径。在这样的以往的拉丝加工中，例如，在初期的线径为5.5mm，第二次拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径d0为3.0mm，第二次拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径d1为1.2mm的情况下，其真应变ε为1.83，从在本发明中规定的真应变ε的范围大幅度偏离。如上所述，因不经过热处理工序而实施拉丝加工，在本发明中使用的胎圈钢丝2构成为与以往的胎圈钢丝相比真应变ε变高。
ε＝ln(d0/d1)2 (1)
其中，d0：拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
d1：拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]
此外，在上述胎圈环1中，胎圈钢丝2的屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下。胎圈钢丝2的屈服强度相当于在图4所示的应力-应变曲线中，对应于从应变0.2％的点平行于弹性伸长的部分引出直线时的直线L与曲线M的交点的应力σ1，特别是成为评价成形时的加工性的指标。而且，胎圈钢丝2的抗拉强度为2000MPa以上。胎圈钢丝2的抗拉强度相当于作为图4所示的应力-应变曲线中的曲线M的最大值的应力σ2。
在上述胎圈环1中，作为其构成构件的胎圈钢丝2构成为用上述式(1)计算的真应变ε为2.80以上，抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下，由此能提高成形时的加工性。此外，在本发明中使用的胎圈钢丝2省略热处理工序，因此与以往的胎圈钢丝相比，能将胎圈钢丝的制造时的成本抑制得相对低价。由此，能抑制胎圈环2的生产成本。在此，当胎圈钢丝2的屈服强度为比1700MPa小，或为比1980MPa大时，成形时的加工性变差。
图3是将固定有胎圈钢丝2的末端的状态下和未固定胎圈钢丝2的末端的状态下的双方的状态的胎圈环1配置于同轴上的图。在图3中，固定有胎圈钢丝2的末端的状态为胎圈环10，未固定胎圈钢丝2的末端的状态为胎圈环11。即，胎圈环10是具有胎圈成形工序后的规定的径的环，胎圈环11是剥离沿该胎圈环10的周向卷绕的1周左右的胎圈钢丝2的环。在这些胎圈环10、11中，将固定有胎圈钢丝2的末端的状态的胎圈环1的直径设为D0，将未固定胎圈钢丝2的末端的状态的胎圈环1的直径设为D1。这时，直径D1构成为比直径D0小。特别是，在直径D0与直径D1的关系中，优选用下述算数(2)计算的胎圈钢丝2的卷曲率E为85％以上100％以下，更优选为上限小于100％。如上所述，通过适度地设定胎圈钢丝2的卷曲率E，能有效地改善成形时的加工性。
E＝D1/D0×100％ (2)
其中，D0：固定有胎圈钢丝的末端的状态的胎圈环的直径[mm]
D1：未固定胎圈钢丝的末端的状态的胎圈环的直径[mm]
在上述胎圈环1中，胎圈钢丝2的钢丝残留旋转性优选在长尺寸方向为0±0.25次/6m。如上所述，通过适度地设定胎圈钢丝2的残留旋转性，能有效地改善成形时的加工性。在此，在实施提高胎圈钢丝2的真应变ε的强加工的情况下，有时钢丝残留旋转性偏离上述范围，存在成形时的加工性变差的倾向。
此外，胎圈钢丝2的抗拉强度优选为2200MPa以下。如上所示，通过适度地设定胎圈钢丝2的抗拉强度，能有效地改善成形时的加工性。在此，当胎圈钢丝2的抗拉强度比2200MPa大时，胎圈钢丝2发生脆化，易于发生胎圈钢丝2的断线。
接着，对本发明的胎圈环的制造方法进行说明。本发明的胎圈环的制造方法为，对胎圈钢丝2实施拉丝加工以使用下述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上。这时，通过拉丝加工从初期的线径将胎圈钢丝拉丝至最终形状的线径，在拉丝加工前的状态的胎圈钢丝2的线径d0至拉丝加工后的状态的胎圈钢丝2的线径d1的拉伸过程中不进行热处理。
ε＝ln(d0/d1)2 (1)
其中，d0：拉丝加工前的状态的胎圈钢丝的线径[mm]
d1：拉丝加工后的状态的胎圈钢丝的线径[mm]
其后，加工胎圈钢丝2使抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度成为1700MPa以上1980MPa以下后，卷绕胎圈钢丝2来成形环状的胎圈环1。在此，在加工胎圈钢丝2使屈服强度具有特定的范围时，通过使胎圈钢丝2穿过矫直辊，缓和胎圈钢丝2中的组织的取向。其结果是，能降低胎圈钢丝2的屈服强度。
根据如上所述制造的胎圈环1，对胎圈钢丝2实施拉丝加工以使用上述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，加工抗拉强度为2000MPa以上、屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下的胎圈钢丝2，卷绕胎圈钢丝2，成形环状的胎圈环1，由此能提高成形时的加工性。此外，在本发明中使用的胎圈钢丝2省略热处理工序，因此与以往的胎圈钢丝相比，能将胎圈钢丝的制造时的成本抑制得相对低价。由此，可以抑制胎圈环2的生产成本。在此，当胎圈钢丝2的屈服强度为比1700MPa小，或为比1980MPa大时，成形时的加工性变差。
用上述的制造方法制造出的胎圈环1能作为充气轮胎的胎圈芯使用。
实施例
在包括被实施拉丝加工的胎圈钢丝的环状的胎圈环中，制作将拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径d0[mm]、拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径d1[mm]、真应变ε(ln(d0/d1)2)、抗拉强度[MPa]、屈服强度[MPa]、胎圈钢丝的卷曲率[％]以及钢丝残留旋转性[次/6m]如表1那样进行设定的实施例1～3的胎圈环。需要说明的是，在实施例1～3中采用包括不经过热处理工序而实施拉丝加工的胎圈钢丝的构造。
为了比较，准备了包括实施二次拉丝加工，并且在各拉丝加工之间经过热处理工序而成形的胎圈钢丝的以往例的胎圈环。在以往例中，胎圈钢丝的初期的线径为5.5mm，第二次的拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径d0为2.0mm，第二次的拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径d1为1.2mm。此外，准备了除了屈服强度和钢丝残留旋转性[次/6m]不同以外，采用与实施例1相同的构造的比较例1、2的胎圈环。
这些试验轮胎，实施生产成本和成形生产性的评价，其结果一并表示于表1。
生产成本：
评价胎圈环的生产成本。评价结果中，生产成本成为相对较低的情况用“良”表示，生产成本成为相对较高的情况用“尚可”表示，生产成本成为明显高的情况用“不可”表示。
成形生产性：
评价在胎圈环的胎圈成形工序中的生产性。评价结果中，生产性高的情况用“优”表示，生产性相对较高的情况用“良”表示，生产性低的情况用“不可”表示。
[表1]
如从表1所判断，实施例1～3的胎圈环通过将胎圈钢丝的真应变、抗拉强度以及屈服强度设定于特定的范围，与以往例相比改善了生产成本和成形生产性。
另一方面，在比较例1中，胎圈钢丝的屈服强度和卷曲率设定得相对较高，因此产生胎圈环的末端部的翘起，成形生产性变差。此外，在比较例2中，将胎圈钢丝的屈服强度和卷曲率设定得相对较低，因此产生胎圈环的内侧的末端部的翘起，成形生产性变差。需要说明的是，在实施例2中，将钢丝残留旋转性设定得高，因此恐怕会产生走形。在实施例3中，将抗拉强度设定得高，因此可能会产生断线。
附图标记说明
1 胎圈环
2 胎圈钢丝
2A 环绕部分
d 胎圈钢丝的线径
D 胎圈环的直径

Claims (8)

1.一种胎圈环，是包括被实施拉丝加工的胎圈钢丝的环状的胎圈环，其特征在于，
所述胎圈钢丝用下述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，抗拉强度为2000MPa以上，屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下，
ε＝ln(d0/d1)2 (1)，
其中，d0：拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]，
d1：拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]。
2.根据权利要求1所述的胎圈环，其特征在于，
用下述算式(2)计算的胎圈钢丝的卷曲率E为85％以上100％以下，
E＝D1/D0×100％ (2)，
其中，D0：固定有胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]，
D1：未固定胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]。
3.根据权利要求1或2所述的胎圈环，其特征在于，
所述胎圈钢丝的钢丝残留旋转性在长尺寸方向为0±0.25次/6m。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的胎圈环，其特征在于，
所述胎圈钢丝的抗拉强度为2200MPa以下。
5.一种胎圈环的制造方法，其特征在于，
通过对胎圈钢丝实施拉丝加工以使用下述算式(1)计算的真应变ε为2.80以上，加工抗拉强度为2000MPa以上、屈服强度为1700MPa以上1980MPa以下的胎圈钢丝，卷绕该胎圈钢丝来成形环状的胎圈环，
ε＝ln(d0/d1)2 (1)，
其中，d0：拉丝加工前的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]，
d1：拉丝加工后的状态下的胎圈钢丝的线径[mm]。
6.权利要求5所述的胎圈环的制造方法，其特征在于，
用下述算式(2)计算的胎圈钢丝的卷曲率E为85％以上100％以下，
E＝D1/D0×100％ (2)，
其中，D0：固定有胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]，
D1：未固定胎圈钢丝的末端的状态下的胎圈环的直径[mm]。
7.权利要求5或6所述的胎圈环的制造方法，其特征在于，
所述胎圈钢丝的钢丝残留旋转性在长尺寸方向为0±0.25次/6m。
8.权利要求5～7中的任一项所述的胎圈环的制造方法，其特征在于，
所述胎圈钢丝的抗拉强度为2200MPa以下。
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