輪胎鋼絲

輪胎鋼絲是指鑲在橡膠輪胎邊緣的鋼絲，又稱胎圈用鋼絲或輪胎邊緣鋼絲。一般指用於製造汽車、機車、拖拉機及飛機等輪胎外胎邊緣鋼絲束的鋼絲，產品的直徑為0．96、1．0、1．3、1．4和1．65mm，直徑1mm的是主要產品。另一類是用於製造腳踏車等硬邊車胎的邊緣鋼絲，其直徑為2．1mm。輪胎鋼絲具有高的抗拉強度、韌性和良好的抗疲勞性能。

基本介紹

• 中文名：輪胎鋼絲
• 外文名：Bead wire
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 釋義：鑲在橡膠輪胎邊緣的鋼絲
• 別稱：胎圈用鋼絲

設備介紹

輪胎鋼絲是指鑲在橡膠輪胎邊緣的鋼絲，又稱胎圈用鋼絲或輪胎邊緣鋼絲。一般指用於製造汽車、機車、拖拉機及飛機等輪胎外胎邊緣鋼絲束的鋼絲，產品的直徑為0．96、1．0、1．3、1．4和1．65mm，直徑1mm的是主要產品。另一類是用於製造腳踏車等硬邊車胎的邊緣鋼絲，其直徑為2．1mm。輪胎鋼絲具有高的抗拉強度、韌性和良好的抗疲勞性能。如直徑為lmm的輪胎鋼絲，其抗拉強度要求達到1770～22l0MPa，彎曲(r=2．5mm)次數應≥12，扭轉次數應≥27。輪胎鋼絲還應與橡膠有良好的結合能力，為此產品必須鍍覆與橡膠有高結合力的金屬鍍層。(見鋼絲電鍍黃銅)
輪胎鋼絲用高碳優質碳素結構鋼製造。為了保證產品的高強度和高韌性，成品拔程的總減面率和平均道次減面率(見面積減縮率)一般為80%和20%左右。鋼絲的鍍層按其材質可分為銅(Cu)、黃銅(70%Cu、30%Zn)和青銅(96%～98%Cu、4%～2%Sn)。按其鍍覆方式可分為化學鍍和電鍍。按鍍層和拉拔兩個工序的順序，可分為先鍍後拉的半成品鍍和先拉後鍍的成品鍍。為了使鋼絲具有良好的直線性，可對產品進行矯直或回火加矯直。回火輪胎鋼絲是輪胎鋼絲的主導產品。

我國龐大的汽車需求量促進了輪胎行業的快速增長，同時隨著汽車輕量化及高速化的發展，對輪胎鋼絲的綜合性能要求越來越高。鋼絲的使用壽命與鋼絲的扭轉性能有著密切的關係；同時，成品鋼絲的扭轉性能對後續工序的成材率有著很大的影響。因此，在評價鋼絲的綜合性能時，必須考慮其扭轉性能。

物理性能

胎圈鋼絲扭轉不合格的原始盤條物理性能

鋼絲扭轉不合格的原始盤條的化學成分和力學性能，原始盤條主要化學成分和力學性能平均值檢測的化學成分和力學性能基本穩定並符合產品標準。

金相檢測

原始盤條在生產拉拔鋼絲階段未出現斷絲，盤條的金相組織也符合國標要求，心部碳偏析1.5 級，索氏體含量大於85%，心部無馬氏體和網狀碳化物，硫化物夾雜和B 類氧化鋁夾雜均未超標。

不合格斷口

鋼絲的巨觀斷口形貌為不規則斜劈斷口，根據金屬線材扭轉試驗方法的國標GB/T 239-1999 斷口類型應屬於局部裂紋斷裂和螺旋裂紋斷裂。

扭轉斷口夾雜

在成品扭轉階段，扭轉次數達不到要求標準（企業標準要大於25次），分別在扭轉了7、8、10、12、13、17、18、21 次就扭斷，這些達不到扭轉標準次數的鋼絲，均屬於扭轉不合格鋼絲。對鋼絲金相檢測，在扭轉了17， 18， 21 次的鋼絲上分布較密集的硫化物，在扭轉了13， 17， 18次的鋼絲上存在螺旋裂紋：扭轉鋼絲的顯微組織為纖維狀索氏體。

影響原因

鋼絲用的盤條化學成分和力學性能符合出廠技術標準，從金相上看盤條的組織，心部偏析，夾雜均未超出標準的範圍。特別是線材的力學性能是鋼的化學成分、非金屬夾雜物、金相組織、控軋控冷等諸多因素的綜合體現，力學性能值的分布範圍反映了線材的均勻性，所以從盤條上看未發現異常的冶金缺陷。

鋼絲的斷裂面與軸線成45 度角，呈螺旋狀，屬於脆性斷口，它反映了鋼絲本身的脆性。從扭轉斷鋼絲的金相檢測來看，鋼絲的夾雜物影響扭轉斷地主要因素。在扭轉鋼絲的縱剖面上，分布密集的細小的硫化物，一般都知道硫化物對材料的延性是有害的，硫化物的尺寸和分布會影響扭轉，這些幾何因素與硫含量並沒有必然的聯繫。有文獻[4]指出指出，硫含量最好<0010%，且分布均勻，對抗拉性能和扭轉延性有利。拉拔時硫化物延長，界面擴大，扭轉試驗早期，硫化物粒子的軸向就是剪下方向，這些粒子聚集在一起時，鋼絲就分層，扭轉延性變差。

硫化物在鋼絲中分布不均勻及分布密集，造成鋼絲的扭轉早期就出現脆性斷口，從其斷裂機理可以看出，當這些細小的硫化物被扭轉集中在一起，就出現鋼絲斷裂，從鋼絲縱剖面上看為分層斷裂，從鋼絲的橫剖面上看為螺旋裂紋。可以看出鋼絲中硫化物分布不均勻及分布密集，導致扭轉不合格的主要因素。另外其它的不確定合成因素，如鋼絲拉拔過程中，部分壓縮率越大鋼絲在扭轉試驗時易傾向於分層，起層的傾向性又與珠光體中滲碳體片的碎裂程度、殘餘應力有關。大的壓縮率比小的壓縮率易產生裂碎而且小的壓縮率允許滲碳體片沿拉拔加工方向有塑性變形而不致裂碎，故在總壓縮率超過80%時滲碳體片呈與軸線平行的纖維組織，這種鋼絲組織具有高的強度與優良的塑性，在扭轉試驗時不易起層。

熱處理的影響，表明當鋼絲被加熱，隨著溫度的提高，位錯密度將隨之降低。位錯從滑移面上被消除的同時，殘餘應力也會因位錯運動而被消除。提高加熱溫度也會增加金屬本身及合金元素的擴散速度，並微小的溫度變化也會引起影響。對任何原子來說，當其具有較高的原始能量，便會同時具有最易擴散它的附加能量的特性。冷拉鋼絲內部儲有高的附加能量，因此在受熱時，其擴散能力遠較熱軋狀態及鉛淬火狀態要高得多。適當的提高鋼絲溫度，可使C，N 的原子以很快的速度通過晶體內部進行運動，此種運動與冷拉或沉澱作用所形成的位錯相互結合起來，會大大增加鋼絲的強度。, onEn鋼絲的表面質量因素，鋼絲的扭轉性能與表面狀態關係極大，在生產中不可避免的會使鋼絲表面造成開裂、擦傷等缺陷和原材料表面遺留下來的缺陷。這些表面缺陷，都會降低鋼絲的扭轉次數。

總結

影響鋼絲扭轉性能的因素有鋼的化學成分、內部夾雜、冶煉工藝、熱處理後的力學性能與金相顯微組織、拉拔時的溫升、潤滑、冷卻條件、拉拔速度、總減面率和道次減面率的分配，以及鋼絲的表面狀況等。鋼絲中硫化物分布不均勻及分布密集，導致扭轉不合格的主要因素。因此控制好鋼中的硫化物及硫化物的形態和分布，是冶煉的關鍵，要提高和改善工藝的穩定性。