ES2927185T3

ES2927185T3 - Cable de acero

Info

Publication number: ES2927185T3
Application number: ES18810992T
Authority: ES
Inventors: Yuping Wang; Tao Huang
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: BR112020010576A2; EP3732325B1; EP3732325A1; KR20200099147A; PT3732325T; EA202091589A1; US20200362486A1; CN109957865B; BR112020010576B1; JP7397794B2; US11286587B2; CN209854313U; JP2021507138A; CN109957865A; WO2019129452A1

Abstract

La invención proporciona un cordón de acero para refuerzo de caucho. El cable de acero comprende un hilo central y al menos tres hilos exteriores retorcidos alrededor del hilo central, el hilo central comprende al menos un primer filamento central y varios primeros filamentos exteriores retorcidos alrededor del primer filamento central, cada hilo exterior comprende una serie de segundos filamentos , al menos uno de los múltiples primeros filamentos exteriores está preformado antes de torcerse en la hebra central, y al menos uno de los segundos filamentos de acero está recto antes de torcerse para formar cada hebra exterior. El cable de acero ha mejorado el rendimiento en la migración del filamento del núcleo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cable de acero

Campo técnico

La invención se refiere a un cable de acero para de refuerzo del caucho. La invención también se refiere a un neumático reforzado con cables de acero.

Antecedentes de la técnica

El cable de acero para reforzar un neumático de carga pesada, tal como un neumático todoterreno, requiere tener una alta resistencia, como resultado, el cable de acero tiene múltiples hebras con múltiples filamentos para alcanzar una alta resistencia, y dicho cable de acero se denomina cable OTR.

Normalmente, un cable OTR tiene una estructura de múltiples hebras, y esto hace que el cable de acero tenga una alta resistencia y una alta carga de rotura.

Durante el uso o el funcionamiento de un neumático de carga pesada, los cables OTR están sometidos a una carga muy pesada que le da una gran fuerza al filamento central en la hebra central del cable OTR y, a veces, esta fuerte fuerza hace que el filamento central migre fuera de las capas de caucho y a continuación quede expuesto al aire (denominado migración del filamento central), y esto hace que la resistencia del cable de acero empeore y conlleve un problema de corrosión, ya que la migración del filamento central hace que la humedad penetre en las capas de caucho y corroa los cables de acero.

El documento JP2006022413 divulga un cable de acero que tiene una hebra central y varias hebras de cubierta, en la hebra central, el filamento central es más grueso que los filamentos de cubierta y el filamento central está preformado de forma ondulada. Al hacer esto, se mejora la migración del filamento central.

Divulgación de la invención

Un objetivo de la invención consiste en proporcionar un cable de acero con un mejor rendimiento.

Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un neumático reforzado con cables de acero.

De acuerdo con el primer objetivo, se proporciona un cable de acero de refuerzo de caucho, el cable de acero comprende una hebra central y al menos tres hebras exteriores retorcidas alrededor de la hebra central, la hebra central comprende al menos un primer filamento central y múltiples primeros filamentos exteriores retorcidos alrededor del al menos un primer filamento central, cada hebra exterior comprende una serie de segundos filamentos, al menos uno de los primeros filamentos exteriores se preforma antes de retorcerse en la hebra central. De acuerdo con un ejemplo que no se encuentra dentro del alcance de la presente invención reivindicada, al menos uno y menos de todos los segundos filamentos de acero son rectos antes de ser retorcidos para formar cada hebra exterior.

Al proporcionar un preformado a al menos uno de los primeros filamentos exteriores, la migración del primer filamento central se reduce debido a la fuerza de anclaje significativamente mejorada del primer filamento central.

Preferentemente, todos los primeros filamentos exteriores se preforman antes de retorcerse en la hebra central. Esto conlleva una mayor fuerza de anclaje del primer filamento central y, posteriormente, reduce el riesgo de migración del filamento central cuando las hebras de acero se incrustan en una capa de caucho de un neumático.

Preferentemente, el al menos un primer filamento central se preforma antes de ser retorcido en la hebra central. De acuerdo con la invención, todos los segundos filamentos de acero son rectos antes de retorcerse para formar la hebra exterior.

"Recto" significa que el filamento de acero del cable de acero final es un filamento que ha sufrido una deformación solo por el proceso de torsión, partiendo de un filamento recto y terminando con un filamento que sigue una trayectoria helicoidal o más trayectorias helicoidales impuestas una sobre otra. "Recto" no significa que el filamento de acero sea una línea absolutamente recta en el cable de acero final. El segundo filamento de acero "recto" tiene una trayectoria helicoidal a lo largo de su longitud cuando se destuerce del cable de acero final, esto se debe al proceso de torsión, pero sin ninguna otra deformación plástica adicional.

"Preformado" significa que el filamento de acero, es decir, el primer filamento exterior, es, en el cable de acero final, un filamento que ha sufrido no solo una deformación por el proceso de torsión, sino, además, alguna deformación plástica adicional, de modo que se desvía de la trayectoria de un filamento recto. La deformación plástica adicional podría ser una deformación de rizado simple, una deformación de rizado doble en dos planos diferentes como se describe en el documento WO99/28547, una deformación poligonal como se describe en el documento CN1133075 y otro tipo de deformación conocido. Cuando se destuerce del cable de acero final, el filamento "preformado" en el cable de acero final tiene pequeñas ondas que son el resultado de una deformación plástica adicional, además de una trayectoria helicoidal a lo largo de su longitud. El primer filamento central en la hebra central es una excepción ya que no está sometido a un proceso de torsión como lo está en el núcleo, dicho de otro modo, el primer filamento central preformado solo tiene pequeñas ondas a lo largo de su longitud, pero no tiene una trayectoria helicoidal.

Al destorcer el primer filamento exterior preformado del cable de acero, el primer filamento exterior preformado comprende ondas continuas A y ondas continuas B a lo largo de su longitud. Tanto las ondas A como las ondas B son causadas por los efectos combinados de la deformación de preformado y del proceso de torsión, las ondas A son causadas principalmente por la deformación de preformado además del proceso de torsión, mientras que las ondas B son causadas principalmente por el proceso de torsión además de la deformación de preformado. Preferentemente, la onda A tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d¹a 4 x d¹mm, siendo d¹el diámetro del primer filamento exterior, la onda B tiene una altura de onda que oscila de 0,5 x D¹a 1,5 x D¹mm, siendo D¹el diámetro del círculo envolvente del primer filamento exterior, en este caso, el círculo envolvente es un círculo más pequeño que cubre todos los primeros filamentos exteriores en una sección transversal del cable de acero. Más preferentemente, la onda A tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d¹a 3,5 x d¹mm, y la onda B tiene una altura de onda que oscila de 0,7 x D¹a 1,2 x D¹mm. Si la altura de la onda es demasiado grande, la fuerza del cable de acero será demasiado baja; y si la altura de la onda es demasiado baja, la fuerza de anclaje del primer filamento central será demasiado pequeña.

Al destorcer el primer filamento central preformado del cable de acero, el primer filamento central preformado comprende ondas continuas C que son el resultado de la deformación de preformado a lo largo de su longitud. Preferentemente, la onda C tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d²a 4 x d²mm, siendo d²el diámetro del primer filamento central. Más preferentemente, la onda C tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d²a 3,5 x d²mm.

La altura de las ondas se mide con un proyector de perfiles. El filamento se destuerce del cable de acero y se corta para que tenga una longitud de 100-150 mm para ser una muestra de la medición de la altura de la onda, y se debe asegurar que el plano de la muestra que se va a proyectar tenga la mayor altura de onda antes de medir. Cuando se proyecta la muestra o el filamento, la altura de la onda se mide primero dibujando una línea entre dos crestas de ondas adyacentes y después midiendo la distancia más corta desde el valle de la onda que está entre las dos crestas de ondas adyacentes hasta la línea. Esta corta distancia es la altura de la onda, incluyendo el diámetro del filamento de acero.

Un filamento envolvente se envuelve alrededor de las hebras exteriores para fijar la forma del cable de acero.

Las hebras que incluyen la hebra central y la hebra exterior pueden tener una estructura de dos capas o una estructura de tres capas. La estructura de dos capas incluye una capa central donde se encuentra el primer filamento central y una capa exterior donde se encuentra el primer filamento exterior, mientras que la estructura de tres capas incluye una capa central, una capa exterior y una capa intermedia. En caso de que haya más de dos capas, los filamentos de la capa intermedia también se definen como los primeros filamentos exteriores y preferentemente se preforman antes de retorcerse en la hebra central.

El cable de acero puede tener cualquier estructura conocida, como 7 x 7 1,7 x (1 6+ 12) 1, (1 6) 6 x (3 9 15) o (1 6 12) 6 x (3 9 15).

El documento JPH8-176981 divulga un cable de acero con una construcción de 7 x 7. El cable de acero tiene 7 hebras, y cada una de las hebras consiste en un filamento central y seis filamentos exteriores. Para cada hebra, uno de los filamentos exteriores está preformado. De modo que se mejora la capacidad de dirección del neumático. El cable de acero del documento JPH8-176981 es diferente al de la invención.

De acuerdo con el segundo objetivo de la invención, se proporciona un neumático todoterreno, el neumático comprende múltiples capas de cinturón y carcasa, en donde el cinturón está reforzado con cables de acero, al menos uno de los cables de acero comprende una hebra central y al menos tres hebras exteriores retorcidas alrededor de la hebra central, la hebra central comprende al menos un primer filamento central y múltiples primeros filamentos exteriores retorcidos alrededor del al menos un primer filamento central, cada hebra exterior comprende una serie de segundos filamentos, al menos uno de los primeros filamentos exteriores se preforma antes de retorcerse en la hebra central, y todos dichos segundos filamentos de acero son rectos antes de retorcerse para formar dicha hebra exterior.

El neumático todoterreno tiene un riesgo reducido de migración del filamento central y, por lo tanto, tiene una mejor calidad y una vida útil más larga.

Breve descripción de las figuras en los dibujos

La figura 1 muestra un cable de acero con una estructura de 7 x 7 1.

La figura 2 muestra el filamento de acero preformado y el filamento de acero recto que se destuerce de un cable de acero.

Modo(s) de llevar a cabo la invención

Los filamentos de acero para un cable de acero se elaboran a partir de un alambrón.

El alambrón se limpia en primer lugar mediante una desincrustación mecánica y/o un decapado químico con H²SO⁴o una solución de HCI para eliminar los óxidos presentes en la superficie. A continuación, el alambrón se aclara con agua y se seca. A continuación, el alambrón seco se somete a una primera serie de operaciones de trefilado en seco para reducir el diámetro hasta un primer diámetro intermedio.

En este primer diámetro intermedio, por ejemplo, de alrededor de 3,0 a 3,5 mm, el alambre de acero trefilado en seco se somete a un primer tratamiento térmico intermedio, denominado patentado. Patentado significa primero austenitizar hasta una temperatura de aproximadamente 1000 °C seguido de una fase de transformación de austenita a perlita a una temperatura de aproximadamente 600 - 650 °C. El alambre de acero está entonces listo para una mayor deformación mecánica.

A continuación, el alambre de acero se sigue trefilando en seco desde el primer diámetro intermedio hasta un segundo diámetro intermedio en un segundo número de etapas de reducción del diámetro. El segundo diámetro oscila normalmente de 1,0 mm a 2,5 mm.

En este segundo diámetro intermedio, el alambre de acero se somete a un segundo tratamiento de patentado, es decir, se austenitiza nuevamente a una temperatura de aproximadamente 1000 °C y, a continuación, se enfría a una temperatura de 600 a 650 °C para permitir su transformación en perlita.

Si la reducción total en la primera y segunda etapa de trefilado en seco no es demasiado grande, se puede realizar una operación de trefilado directo del alambrón hasta el segundo diámetro intermedio.

Después de este segundo tratamiento de patentado, al alambre de acero generalmente se le proporciona un revestimiento de latón: se chapa el alambre de acero con cobre y el cobre se chapa con zinc. Se aplica un tratamiento de termodifusión para formar el revestimiento de latón. Como alternativa, se puede proporcionar al alambre de acero un revestimiento de aleación ternaria, incluyendo cobre, zinc y una tercera aleación de cobalto, titanio, níquel, hierro u otro metal conocido.

El alambre de acero revestido con latón o con una aleación ternaria se somete después a una serie final de reducciones transversales por medio de máquinas de trefilado en húmedo. El producto final es un alambre de acero con un contenido de carbono superior al 0,60 por ciento en peso, por ejemplo, superior al 0,70 por ciento en peso, o superior al 0,80 por ciento en peso, o incluso superior al 0,90 por ciento en peso, con una resistencia a la tracción normalmente por encima de 2000 MPa, por ejemplo, por encima de 3800-2000d Mpa, o por encima de 4100-2000d MPa o por encima de 4400-2000d MPa (d es el diámetro del alambre de acero) y adaptado para reforzar productos elastoméricos.

Los alambres de acero adaptados para el refuerzo de neumáticos suelen tener un diámetro final que oscila de 0,05 mm a 0,60 mm, por ejemplo, de 0,10 mm a 0,40 mm. Ejemplos de diámetros de filamento son 0,10 mm, 0,12 mm, 0,15 mm, 0,175 mm, 0,18 mm, 0,20 mm, 0,22 mm, 0,245 mm, 0,28 mm, 0,30 mm, 0,32 mm, 0,35 mm, 0,38 mm, 0,40 mm.

Después de preparar los filamentos de acero, al menos un filamento de acero que se situará en la capa exterior del cable central, preferentemente, todos los filamentos de acero de la capa exterior de la hebra central, se somete a un proceso de preformado y, a continuación, todos los filamentos de acero se someten al proceso de torsión para formar un cable de acero.

El proceso de preformado es un rizado simple, un rizado doble en dos planos diferentes, o un preformado poligonal. Preferentemente, es un rizado simple, ya que provoca una menor pérdida de resistencia en el filamento de acero.

La Figura 1 ilustra una primera realización. El cable de acero 100 tiene una estructura de 7 x 7 1, el primer filamento central 105 y los primeros filamentos exteriores 110 se preforman antes del proceso de torsión, y cada hebra exterior cuenta con los filamentos 115 y el filamento 120, que está en el núcleo de la hebra exterior, los filamentos 115 y 120 que están rectos antes del proceso de torsión, un filamento 125 que se enrolla alrededor de las hebras exteriores. La Figura 2 muestra las diferentes formas de onda del filamento 105, 110, 115 y 120. Onda C, la forma de onda del filamento 105, está causada únicamente por la deformación de preformado. Onda A, la forma de onda más pequeña del filamento 110, está causada principalmente por la deformación de preformado además del proceso de torsión. Onda B, la forma de onda más grande del filamento 110, está causada principalmente por el proceso de torsión además de la deformación de preformado. Las formas de onda del filamento 115 y 120 están causadas únicamente por el proceso de torsión, la forma de onda del filamento 115 y la forma de onda del filamento 120 tienen una altura de onda diferente ya que el filamento 115 y el filamento 120 tienen un proceso de torsión diferente. Como se muestra en la Figura 2, la altura de la onda se mide primero dibujando una línea entre dos crestas de ondas adyacentes cuando el filamento está proyectado por un proyecto de perfil, y a continuación, midiendo la distancia más corta desde el valle de la onda hasta la línea (véase el ejemplo de Onda A, Onda B y Onda C). Esta corta distancia es la altura de la onda, incluyendo el diámetro del filamento de acero.

Se realiza una prueba de comparación. La Tabla 1 resume el resultado.

Tabla 1

La fuerza de anclaje del filamento central se prueba mediante un método que tiene las siguientes etapas: en primer lugar, elaborar una muestra cauchutada incrustada con los 4 cables de acero que están dispuestos en paralelo, la distancia entre dos cables de acero adyacentes es de 5 mm medida desde el centro de un cable de acero hasta el centro de otro cable de acero, la muestra cauchutada tiene un tamaño de 220 x 25 x 15 mm (largo x ancho x alto); en segundo lugar, seleccionar un extremo de la muestra cauchutada, retirar el compuesto de caucho del extremo seleccionado y dejar los cables de acero en el interior, y asegurarse de que el resto de la muestra cauchutada tenga una longitud de 2,5 cm (una pulgada); en tercer lugar, desenredar las hebras exteriores y los primeros filamentos exteriores de las hebras de acero del extremo seleccionado para exponer los primeros filamentos centrales; en cuarto lugar, extraer uno de los primeros filamentos centrales de la muestra recubierta de caucho y registrar la fuerza requerida. La fuerza registrada es la fuerza de anclaje del filamento central.

A partir de la tabla anterior, está claro que la hebra de acero de la invención presenta una mejoría bastante elevada de la fuerza de anclaje del filamento central en comparación con la referencia. La fuerza de anclaje del preformado de los primeros filamentos exteriores es 10 veces mayor que la fuerza de anclaje del preformado de solo el primer filamento central. La fuerza de anclaje mejorada reduce el riesgo de migración del filamento central.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cable de acero (100) de refuerzo del caucho, comprendiendo dicho cable de acero (100) una hebra central y al menos tres hebras exteriores retorcidas alrededor de dicha hebra central, comprendiendo dicha hebra central al menos un primer filamento central (105) y múltiples primeros filamentos exteriores (110) retorcidos alrededor de dicho al menos un primer filamento central (105), comprendiendo cada hebra exterior una serie de segundos filamentos (115, 120), al menos uno de dichos múltiples primeros filamentos exteriores (110) se preforma antes de ser retorcido en dicha hebra central, caracterizado por que la totalidad de dichos segundos filamentos de acero (115, 120) son rectos antes de retorcerse para formar dicha hebra exterior.

2. Un cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que todos dichos primeros filamentos exteriores múltiples (110) se preforman antes de retorcerse en dicha hebra central.

3. Un cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicho al menos un primer filamento central (105) se preforma antes de retorcerse en dicha hebra central.

4. Un cable de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el preformado en dicho primer filamento central (105) o dicho primer filamento exterior (110) es un rizado simple, un rizado doble en dos planos diferentes, o un preformado poligonal.

5. Un cable de acero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4, caracterizado por que el primer filamento exterior preformado (110) comprende ondas continuas A y ondas continuas B a lo largo de su longitud, dicha onda A es diferente de dicha onda B en altura de onda, dicha onda A tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d¹a 4 x d¹en mm, siendo d¹el diámetro de dicho primer filamento exterior (110), dicha onda B tiene una altura de onda que oscila de 0,5 x D¹a 1,5 x D¹en mm, siendo D¹el diámetro del círculo envolvente de dichos primeros filamentos exteriores (110).

6. Un cable de acero de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que dicha onda A tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d¹a 3,5 x d¹en mm, dicha onda B tiene una altura de onda que oscila de 0,7 x D¹a 1,2 x D¹en mm.

7. Un cable de acero de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el primer filamento central preformado (105) comprende ondas continuas C a lo largo de su longitud, dicha onda C tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d²a 4 x d²en mm, siendo d²el diámetro de dicho primer filamento central (105).

8. Un cable de acero de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que dicha onda C tiene una altura de onda que oscila de 1,05 x d²a 3,5 x d²en mm.

9. Un neumático todoterreno, que comprende múltiples capas de cinturón y carcasa, caracterizado por que, dicho cinturón está reforzado por dichos cables de acero (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.