CN204641270U - 直的钢单丝、带束层和轮胎 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种直的钢单丝，用于加强乘用车、卡车和客车的轮胎的带束层，该直的钢单丝具有圆形的横截面，直径d在0.405毫米和0.705毫米之间，抗拉强度大于(4100-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。该钢单丝有足够的破断拉力，可以与常规使用的钢丝帘线直接进行等量替换来保持高的生产效率。此外，采用该钢单丝可以降低原材料消耗和轮胎重量，并提高轮胎的承载能力。本实用新型还提供了一种带束层，其用于乘用车、卡车和客车的轮胎，该带束层由多根平行的所述直的钢单丝加强。本实用新型还提供了一种轮胎，其用于乘用车、卡车和客车，所述轮胎包含至少一个所述的带束层。
Description
技术领域
本实用新型涉及充气轮胎用的钢单丝，特别是用于加强乘用车、卡车和客车轮胎带束层的直的钢单丝。本实用新型同时涉及由该直的钢单丝增强的乘用车、卡车和客车轮胎带束层，和含有由该直的钢单丝增强的带束层的轮胎。
背景技术
一个充气轮胎主要包括：胎体结构，其至少有一个胎体层；胎面，放射状地位于胎体外侧；带束层结构，位于胎体和胎面之间。
现有US4819705A说明了一个低能耗的汽车用充气轮胎。这种轮胎有一个环形的带束层，它由两层橡胶织物构成，这种橡胶织物埋入直径不大于0.603mm的金属帘线。截面上相邻金属帘线之间的距离不大于1mm。这种金属帘线可能由三根，或者四根，或者五根单丝扭转成绳而成，其中的单丝直径为0.12mm到0.25mm。
现有US5858137A进一步揭示了一个充气轮胎不仅保持了优秀操控特性，而且没有不可接受的带束层单丝破断的缺陷。充气轮胎至少有两层带束层，每层都包含一层直的钢单丝并以与轮胎赤道方向成10度到30度的方向排布。直的钢单丝按照每英寸25到60根排布，每根单丝直径为0.25mm到0.4mm之间，破断拉力至少为4080MPa-2000×D×95％，这里D为单丝直径，单位是mm，疲劳性能至少为3500个周期，通过三辊弯曲疲劳测试得出。但是本技术方案有如下缺陷。首先，由于单丝直径在0.25mm到0.4mm之间，即使使用了高强度钢丝或超高强度钢丝，该钢丝的破断拉力仍然会低于常规使用的2×0.30，2+2×0.25，3×0.30，和2+2×0.30钢丝帘线的破断拉力。为弥补破断拉力的不足，需要增加钢丝的排布密度，使直的钢单丝的 排布密度达到每英寸25到60根，而如此高的排布密度，一方面需要调整轮胎帘布压延机的设置来增加钢丝数量并相应增加了生产准备时间，另一方面直的钢单丝之间的间隙很小，对直的钢单丝笔直度的均一性和稳定性提出了更高的要求。因此，该技术方案在工业化生产中并不经济。
实用新型内容
本实用新型的目的之一是解决现有技术的缺点。
本实用新型的另一目的是提供一个用于乘用车，卡车和客车轮胎上带束层增强用的直的钢单丝。
本实用新型的再一目的是保证直的钢单丝有足够的破断拉力，可以与常规使用的钢丝帘线直接进行等量替换来保持高的生产效率。
本实用新型的再一目的是提供一种直的钢单丝，并提高其在大生产中笔直度的均一性和稳定性。
根据本实用新型的一方面，提供了一种直的钢单丝，用于加强乘用车、卡车和客车的轮胎的带束层，其中，该直的钢单丝具有圆形的横截面，该横截面的直径d在0.405毫米和0.705毫米之间，所述直的钢单丝的抗拉强度大于(4100-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。优选的，抗拉强度大于(4400-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。断裂延伸大于2.7％。在本实用新型的内容里，单丝指的是未和其他单丝一起捻制的一根丝，但它可能沿自己的轴向被捻制。直的钢单丝的弓高小于30毫米，最好小于20毫米。直的钢单丝的弓高的中值小于20毫米，最好小于10毫米。直的钢单丝的弓高的标准偏差小于3毫米，最好小于2毫米。本实用新型的一个更好体现是，直的钢单丝是沿着自身轴线捻制并产生塑性扭转变形。因为捻制，钢单丝得到了一个表面扭转角度。钢单丝表面扭转角度应为0.5度到15度之间，最好为1度到5度之间。钢单丝的捻制有消除弯曲应力差异的优点。因为钢单丝的捻制在钢单丝的长度方向是保持稳定的，钢单丝不会出现太大的应力变量，所以，显示出了更好的稳定的笔直度。
根据本实用新型的另外一个方面，提供了一种带束层，所述带束层用于乘用车、卡车和客车的轮胎，其中，该带束层由多根平行的如上所述的直的钢单丝加强。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种轮胎，该轮胎用于乘用车、卡车和客车，其中，该轮胎包含至少一个如上所述的带束层。
附图说明
附图1示意地表示出将直的钢单丝埋植于橡胶中来构成带束层。
具体实施方式
通常用于橡胶增强的钢单丝至少有0.65％的含碳量，含锰量为0.40％-0.70％，含硅量为0.15％-0.30％，最大的含硫量为0.03％，最大的含磷量为0.30％，所有百分比均为质量百分比。可能还会有一些元素例如铜、镍和铬，含量最高可到0.4％。而高强度的钢单丝则至少有大约0.8％(质量百分比)的含碳量，例如0.78％-0.82％。
以上涉及的钢单丝的制造过程从具有上述组分的盘条开始步骤如下：盘条除磷，用机械或者化学酸洗去除盘条表面的氧化物，然后用水冲洗并干燥。接着干燥好的盘条会进行一系列的干拉来减小直径，例如，从5.5mm到8mm的盘条，拉到一个合适的中间直径。
到第一个中间直径d1，例如3.0mm到3.5mm，干拉后的钢单丝进入第一道热处理，叫淬火。淬火为第一道奥氏体化，即从大约1000摄氏度降为600到650摄氏度，完成从奥氏体到珠光体的转变。这样之后的钢单丝可以进行下一步的机械变形。
接着钢单丝直径进一步被干拉，直径从第一个中间直径d1到第二个中间直径d2。第二个中间直径d2通常为1.0mm到2.5mm。
当钢单丝直径到了第二个中间直径d2时，钢单丝进入第二道淬火，即再一次奥氏体化，从1000摄氏度降为600到650摄氏度，完成从奥氏体到珠光体的转变。
如果前面所述的两道干拉后减少的总直径不是很大，这个时候也 可以一道从盘条拉到d2。
第二道淬火之后，通常钢单丝镀上黄铜镀层，先镀铜，再镀锌，然后中频扩散形成黄铜镀层。
接着对黄铜镀层的钢单丝进行一系列湿拉工序。最终的产品是一个含碳量大于0.60％(质量百分比)，破断强度大于2000MPa且适用于橡胶增强用的直的钢单丝。
本实用新型提供了一种直的钢单丝10，用于加强乘用车、卡车和客车的轮胎的带束层14，其中，该直的钢单丝10具有圆形的横截面，该横截面的直径d在0.405毫米和0.705毫米之间，所述直的钢单丝10的抗拉强度大于(4100-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。例如，钢单丝10的直径有：0.45毫米，0.50毫米，0.55毫米，0.60毫米，0.65毫米，0.70毫米。
下表给出了可以与常规使用的钢丝帘线直接进行等量替换的钢单丝10。
上表中，钢帘线直径和钢丝直径的单位为毫米，破断拉力的单位为牛顿。超高强度钢单丝ST表示，钢单丝的抗拉强度大于(4100-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。超高强度刚单丝UT表示，钢单丝10的抗拉强度大于(4400-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。
以0.45毫米超高强度钢单丝ST来代替常规钢帘线2×0.30为例，本实用新型的技术方案具有如下优势。首先，钢单丝10破断拉力高，省略了钢帘线捻制工序，并且避免了由于钢帘线的捻制造成的破断拉 力损失。此外，由于钢单丝10的破断拉力大于拟替代的常规钢帘线的破断拉力，在保持等量强度的情况下，可以适当降低钢单丝10的排布密度，来提高生产效率。或者在保持同样的排布密度的情况下，可以提供更高强度的带束层14，从而提高轮胎的承载能力。其次，钢单丝10的直径小于拟替代的常规钢帘线的直径，一方面可以降低带束层14的厚度，节约原材料并降低轮胎重量，另一方面，在相同的排布密度下，例如每100毫米排布60至100根，相邻钢单丝10的间距变大，对钢单丝10的笔直度的要求可以相应降低。
附图1示意地表示出将直的钢单丝10埋植于橡胶中来构成带束层14。其中多根直的钢单丝10相互平行并均匀间隔地埋植于橡胶12中，来构成适合于乘用车、卡车和客车轮胎的带束层14。
最后，由于本实用新型中使用的钢单丝10直径较大，0.405毫米至0.705毫米，该钢单丝10的笔直度会优于小直径的钢单丝。如果按照CN203372006U中公布的技术方案，会进一步提高钢单丝的笔直度。
本实用新型还提供了一种带束层14，所述带束层14用于乘用车、卡车和客车的轮胎，其中，该带束层14由多根平行的如上所述的直的钢单丝10加强。
本实用新型还提供了一种轮胎，该轮胎用于乘用车、卡车和客车，其中，所述轮胎包含至少一个如上所述的带束层14。
Claims (13)
1.一种直的钢单丝，用于加强乘用车、卡车和客车的轮胎的带束层，其特征在于，该直的钢单丝具有圆形的横截面，该横截面的直径d在0.405毫米和0.705毫米之间，所述直的钢单丝的抗拉强度大于(4100-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。
2.根据权利要求1所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的抗拉强度大于(4400-2000×d)MPa，直径d的单位为毫米。
3.根据权利要求1所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的断裂延伸大于2.7％。
4.根据权利要求1所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高小于30毫米。
5.根据权利要求4所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高小于20毫米。
6.根据权利要求4所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高的中值小于20毫米。
7.根据权利要求6所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高的中值小于10毫米。
8.根据权利要求4所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高的标准偏差小于3毫米。
9.根据权利要求8所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝的弓高的标准偏差小于2毫米。
10.根据权利要求4所述的直的钢单丝，其特征在于，所述直的钢单丝沿着其自身的轴线进行塑性扭转并产生表面扭转角，所述表面扭转角在0.5度和15度之间。
11.根据权利要求10所述的直的钢单丝，其特征在于，所述表面扭转角在1度和5度之间。
12.一种带束层，所述带束层用于乘用车、卡车和客车的轮胎，其特征在于，该带束层由多根平行的如权利要求1所述的直的钢单丝 加强。
13.一种轮胎，该轮胎用于乘用车、卡车和客车，其特征在于，所述轮胎包含至少一个如权利要求12所述的带束层。
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