国外轮胎钢丝圈和胎圈钢丝的发展变化罗之祥,魏 丽(北京橡胶工业研究设计院,北京 100143) 摘要:通过对国(境)外轮胎剖析分析其轮胎钢丝圈和胎圈钢丝的发展变化。
分析表明,国外载重子午线轮胎钢丝圈形状主要为六角形(轻载多为矩形或圆形),钢丝直径在1.2～1.6mm 之间,抗拉强度逐渐增大,多达到2000MPa 以上,断裂伸长率大于5%;轿车子午线轮胎钢丝圈多为矩形,钢丝直径为0.90～1.00mm ,抗拉强度也可达到2000MPa 以上;国外斜交轮胎胎圈钢丝性能已与子午线轮胎没有很大差别。
关键词:轮胎;钢丝圈;胎圈钢丝 中图分类号:TQ330.38+9;TQ336.1 文献标识码:B 文章编号:100628171(2008)0820470203作者简介:罗之祥(19562),男,四川巴中人,北京橡胶工业研究设计院高级工程师,主要从事钢丝骨架材料性能研究和产品开发工作。
自1986年以来,北京橡胶工业研究设计院已组织了13次国(境)外轮胎的剖析工作。
国外子午线轮胎开发起步较早、研究较深入,通过对国(境)外轮胎的原材料、配方、结构和成品性能的全面剖析,可以了解和掌握国(境)外轮胎公司在轮胎设计、制造以及原材料使用方面的最新技术动向。
作为轮胎主要组成部分的钢丝圈以及构成它的主要成分钢丝也是国(境)外轮胎剖析工作所要重点了解的内容。
本文根据1990年以后历次国(境)外轮胎剖析结果,对国(境)外主要轮胎公司在钢丝圈以及胎圈钢丝使用方面的情况做一些探讨,希望对国内轮胎行业掌握钢丝圈结构及胎圈钢丝的发展动向有所帮助。
1 载重子午线轮胎载重子午线轮胎(包括轻载轮胎)是北京橡胶工业研究设计院国(境)外轮胎剖析工作的重点对象。
近20年来共剖析了9家公司十几个规格的载重子午线轮胎,并重点对某些公司的规格进行了分析,如表1所示。
通过对国(境)外轮胎的剖析,发现载重子午线轮胎在钢丝圈及胎圈钢丝的应用方面主要有以下几个特点。
表1 历年剖析的各公司载重和轻载子午线轮胎规格年 份公司代号轮胎规格1990P9.00R20(半钢)P 9.00R20Z 9.00R20M 9.00R201992B 6.50R16B 11.00R201994M 7.00R15M 11R22.51995G L T225/75R16G 295/80R22.51996B 31×10.5R15K 11R22.51998M 6.50R16M 9.00R201999B 8.5R17.5P 315/80R22.5D 385/65R22.5Y 385/65R22.52001Y 205/80R17.5C 255/70R22.52002Y 265/70R19.5Y 11R24.5B 11.00R202004Y 8.25R16M 12.00R202005Y 8.25R16M 12.00R202007M 245/70R17.5C425/65R22.5111 钢丝圈形状从国(境)外轮胎剖析情况看,国外载重子午线轮胎的钢丝圈形状主要为六角形(包括扁六角形和斜六角形),少量为矩形或其它形状。
轻载轮074轮 胎 工 业 2008年第28卷第8期胎的钢丝圈形状基本采用圆形、U型或矩形。
1.2 胎圈钢丝结构通过剖析国(境)外轮胎发现,载重子午线轮胎胎圈钢丝的直径始终在1.2～1.6mm之间。
有的厂家使用了横截面为矩形的钢丝(如1994年剖析的M公司的11R22.5规格轮胎和1999年剖析的P公司的315/80R22.5规格轮胎)。
我国载重子午线轮胎早期使用直径1.0mm 的胎圈钢丝,从20世纪90年代后期开始胎圈钢丝直径逐步增大,目前保持在1.6mm左右。
胎圈钢丝表面镀层基本为青铜,尽管有使用黄铜镀层胎圈钢丝的报道,标准中也规定可以使用黄铜镀层,但在实际剖析中还没有发现。
在M公司的横截面为圆形和矩形的钢丝圈中,钢丝表面均采取镀锌处理,它可以很好地防止钢丝的锈蚀,但需解决好粘合问题。
1.3 胎圈钢丝性能与胎体钢丝帘线相比,胎圈钢丝由于截面积较大且在镀铜前要进行回火处理(回火钢丝),以达到较高的断裂伸长率,因此抗拉强度低于帘线钢丝。
胎圈钢丝的抗拉强度一般在1800M Pa左右,通常情况下,随着钢丝直径的增大,抗拉强度还会相应降低。
我国胎圈钢丝标准规定直径1mm的胎圈钢丝抗拉强度不得低于1800M Pa。
通过对国(境)外9个公司20余个规格的载重子午线轮胎(包括轻载轮胎)的剖析可以看到,外国轮胎公司所使用的胎圈钢丝性能非常好,直径大于1.3mm、抗拉强度2000MPa以上的钢丝很常见,且断裂伸长率都大于5%。
例如,1990年剖析的P 公司的9.00R20规格半钢和全钢载重子午线轮胎分别使用了Φ1.6和Φ1.3mm的胎圈钢丝,抗拉强度分别为2016和2026M Pa,断裂伸长率均超过8%。
1995年剖析的G公司的L T225/75R16规格轻型载重子午线轮胎和295/80R22.5规格载重子午线轮胎,二者使用的Φ1.3mm的胎圈钢丝抗拉强度分别达到2212.5和2278.9M Pa,断裂伸长率分别为6.4%和6.2%。
1999年剖析的D公司和Y公司的385/65R22.5规格载重子午线轮胎都使用Φ1.5mm的胎圈钢丝,抗拉强度都超过了2000M Pa,断裂伸长率分别达到7.7%和7.4%,均为高伸长钢丝。
从国(境)外载重子午线轮胎的剖析结果还可以看到,国外轮胎的胎圈钢丝强度也有一个从小到大的逐步发展过程。
例如,B公司1992年在11.00R20规格轮胎中所用的Φ1.55mm胎圈钢丝的抗拉强度为1781.7MPa,1999年在8.5R17.5规格轮胎中使用的Φ1.60mm胎圈钢丝抗拉强度为1886.4M Pa,到2002年在11.00R20规格轮胎中所用的Φ1.55mm胎圈钢丝抗拉强度已达到2038.7M Pa。
2 轿车轮胎对国(境)外轿车子午线轮胎剖析是从1992年开始的。
表2示出的是历年国(境)外轮胎剖析的轿车子午线轮胎规格,可在以下几个方面对国外轿车子午线轮胎在钢丝圈及胎圈钢丝的使用有进一步了解。
表2 历年剖析的各公司轿车轮胎规格年 份公司代号轮胎规格1992B175/70R13B185/80R14 1994M195/65R14M205/65R15 1995G195/70SR14G205/55VR15G225/60R16 1996K195/60HR14K195/65HR15 1998M205/60HR151999C225/50R162001P205/45R16P225/60ZR16 2002P225/45R17M225/45R17C225/45R17B225/45R17 2004P275/35ZR19B255/45ZR18 2005P275/35ZR19B255/45ZR18 2007M255/35ZR18M235/50ZR182.1 钢丝圈形状轿车子午线轮胎由于尺寸及载荷相对较小,因此钢丝圈的形状也比较简单,通常以矩形为主。
大规格轿车子午线轮胎如275/35ZR19也有使用六角形钢丝圈的情况。
M公司的轿车子午线轮174罗之祥等.国外轮胎钢丝圈和胎圈钢丝的发展变化胎使用圆形钢丝圈的情况较多。
2007年剖析的M公司的轿车子午线轮胎发现,它的钢丝圈使用的已不是传统意义上的胎圈钢丝,而是钢丝帘线,其钢丝圈几层钢丝帘线构成不规则的几何形状。
2.2 胎圈钢丝结构轿车子午线轮胎由于载荷相对较小,速度快,因此胎圈钢丝一般选择直径较小的。
从对国(境)外轿车子午线轮胎的剖析看,轿车子午线轮胎多使用Φ0.90～1.00mm的胎圈钢丝。
2002年以后剖析的大规格轿车子午线轮胎多使用Φ1.26 mm左右的胎圈钢丝。
第13次(2007年报告)国(境)外轮胎剖析时看到,M公司的轮胎所使用的已经不是胎圈钢丝而代之以钢丝帘线。
这与其近年来轮胎加工工艺的改进是分不开的。
2.3 胎圈钢丝性能与载重子午线轮胎相同,所剖析的6个国(境)外公司18个规格轿车子午线轮胎钢丝圈无一例外地使用了性能很好的胎圈钢丝。
不仅小直径胎圈钢丝(Φ1.00mm以下)的抗拉强度达到2000MPa 以上,大规格胎圈钢丝的抗拉强度也都在2000 MPa以上,且性能不断提高。
如1994年M公司的195/65R14规格轮胎使用的Φ1.3mm胎圈钢丝抗拉强度达到2077.4MPa,断裂伸长率为2.8%。
1998年M公司205/60HR15规格轮胎使用的Φ1.35mm胎圈钢丝抗拉强度达到2112.7MPa,断裂伸长率达到6.5%。
2007年M公司255/35ZR18规格轮胎使用钢丝帘线作胎圈钢丝,其强度也达到了2166.1M Pa,这个强度对于钢丝帘线来说也许不算高,但作为胎圈钢丝已经很高,不过由于其是钢丝帘线,因此断裂伸长率较小,只有3.0%。
3 斜交轮胎考虑到我国斜交轮胎还有一定的市场,国内还有许多轮胎企业进行斜交轮胎生产。
为满足这些轮胎企业了解国外斜交轮胎技术发展状况的需要,从1996年开始将斜交轮胎列为我院国(境)外轮胎剖析工作的研究对象。
由于欧美国家已很少或不生产斜交轮胎,因此解剖轮胎的生产厂家主要来自亚洲。
表3示出的是历年剖析的各公司斜交轮胎规格。
表3 历年剖析的各公司斜交轮胎规格年 份公司代号轮胎规格1996CS9.00-20B11.00-20 1998CS9.00-20GT10.00-20 1999CS12.00-20S10.00-20 2001CS11.00-20S9.00-202002GT11.00-20H11.00-20 2004K12.00-20MR12.00-20 2005K12.00-20MR12.00-20 2007MR10.00-20CS10.00-20 通过对国(境)外斜交轮胎的剖析可以看到,这些轮胎一律采用双钢丝圈结构,钢丝圈的形状均为矩形,不同厂家、不同规格轮胎的钢丝圈使用的钢丝根数不同。
在胎圈钢丝的规格方面,厂家选用的胎圈钢丝直径都在1.00mm左右,胎圈钢丝质量也不断提高。
例如,1996年CS公司9.00 -20规格轮胎所使用的Φ1.00mm胎圈钢丝抗拉强度只有1601.2MPa,断裂伸长率只有3.0%,这样的产品质量尚达不到当时我国胎圈钢丝标准(G B/T14450-1993《胎圈用钢丝》)中冷拉钢丝的技术指标(抗拉强度不小于1770MPa)。
1999年剖析的CS公司12.00-20规格轮胎仍然使用Φ1.00mm胎圈钢丝,而胎圈钢丝的抗拉强度已达到1841.4M Pa,断裂伸长率达到6.6%。
2000年以后剖析的所有斜交轮胎胎圈钢丝的抗拉强度均达到2000M Pa左右,断裂伸长率基本超过5.0%。
这说明国外公司在斜交轮胎胎圈钢丝的使用上与子午线轮胎没有很大的差别。