用于橡胶增强的钢帘线的制作方法

本实用新型涉及一种钢帘线，该钢帘线用于轮胎增强。

背景技术：

以钢帘线增强橡胶而制成的橡胶-钢帘线复合体，具有很好的强度和刚性，因此，被广泛应用于轮胎、传送带、软管等各种橡胶制品作为增强件。钢帘线的疲劳性能被视为钢帘线使用寿命的指标之一。

市场上应用的钢帘线的类型很多，其中一种被称为“紧密型钢帘线”，这种紧密型钢帘线中所有钢丝具有相同的捻向和捻距。由于紧密型钢帘线的捻向和捻距是相同的，即一步成形，所以制作成本较低。但是紧密型帘线的钢丝之间由于非常紧密的结构，导致钢丝在使用，比如弯曲或受压时，钢丝之间产生位移，这将导致钢丝之间发生磨损，在多次的弯曲或受压后，这样的磨损将导致钢帘线的疲劳性能下降，从而导致钢帘线的寿命不如预期。

WO 91/04370公开了一种3+9的钢帘线，钢帘线中所有钢丝具有相同的捻向和捻距。钢帘线外层钢丝至少有一根具有预变形，从而使得预变形钢丝和其他钢丝之间存在空隙，这些空隙的存在使得钢帘线的渗胶性能更好，钢帘线在使用时抗腐蚀性能更好，也具有更长的使用寿命。

US4627229公开了一种3+9的钢帘线，钢帘线中芯钢丝和外层钢丝具有不同的捻距但具有相同的捻向，芯钢丝直径比外层钢丝直径略大。通过调整芯钢丝和外层钢丝之间的捻距差和直径差，来减少钢丝发生刺出的现象。从而提高钢帘线的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型首要目的是解决上述现有的技术问题。

本实用新型的另一目的是提供一种更高疲劳性能的钢帘线。

根据实用新型的目的，提供一种用于橡胶增强的钢帘线，所述钢帘线具有两层的结构，包括3根芯钢丝和9根外层钢丝，芯钢丝具有一致的直径，外层钢丝具有一致的直径，所述的3根芯钢丝在从钢帘线中解绕后具有平均抗拉强度TS1,单位为MPa，所述的9根外层钢丝在从钢帘线中解绕后具有平均抗拉强度TS2,单位为MPa，其特征在于，所述的TS1和TS2满足以下公式：

3800-2000×d1≤TS1≤4050-2000×d1,d1是芯钢丝的平均直径且单位为mm；3900-2000×d2≤TS2≤4100-2000×d2,d2是外层钢丝的平均直径且单位为mm；

0.97≤TS1/TS2≤0.985。

芯钢丝的抗拉强度比外层钢丝的抗拉强度略低，这使得芯钢丝比外层钢丝较软。当芯钢丝受到来自于外层钢丝的挤压力时，相对较软的特性使得芯钢丝能将来自于外层钢丝的挤压力吸收并抵消，这样能够减少芯钢丝相对于外层钢丝发生位移，也减少位移导致的芯钢丝和外层钢丝之间的摩擦。本实用新型中芯钢丝的抗拉强度仅比外层钢丝的抗拉强度略低，这也保证了芯钢丝有足够的强度来对抗来自于外层钢丝的冲击力，避免发生断裂。

另外，芯钢丝和外层钢丝分别具有很高的抗拉强度，也就是说芯钢丝和外层钢丝都很硬，这样可以抵抗钢丝之间的磨损导致的钢丝发生断裂或者断裂生长，从而使得钢帘线具有更好的抗磨损的疲劳性能。

优选地，d1>d2。3根芯钢丝在从钢帘线中解绕后测量得平均直径 d1，9根外层钢丝在从钢帘线中解绕后测量得平均直径d2。对于两层结构的钢帘线，芯钢丝受到磨损比外层钢丝所受到的磨损更多，磨损面积也更大，当d1>d2时，芯钢丝的表面积比外层钢丝的表面积更大，对于芯钢丝来说，更大的表面积可以有效降低磨损对钢丝本身带来的冲击。更优选地，d1＝d2+0.015。

钢丝的直径d1或d2可以是本领域可用的任意值。优选地，d1范围是0.20mm-0.30mm。优选地，d2范围是0.15mm-0.25mm。

优选地，3根芯钢丝和9根外层钢丝具有相同的捻距和捻向。钢帘线中所有的钢丝具有相同的捻距和捻向，也就是意味着钢帘线为紧密型帘线。对于普通的非紧密型帘线来说，芯钢丝与外层钢丝之间为点接触，这种点接触会造成外层钢丝对芯钢丝产生点对线的切割磨损。紧密型帘线中钢丝之间为线接触，包括芯钢丝和外层丝之间，这种线接触的结构能避免了上述所谓的外层钢丝对芯钢丝的切割磨损，从而进一步提高钢帘线的抗磨损疲劳性能。

对于紧密型钢帘线来说，捻距越小，可以减少钢丝之间互相移动，从而降低其导致的磨损，但捻距也不能太小，否则过小的捻距会对钢丝造成捻制损伤。优选地，钢丝的捻距范围是10mm-20mm，更优选地，钢丝的捻距范围是12mm-16mm。

附图说明

图1是本发明第一个实施例。

具体实施方式

根据本实用新型，钢帘线由9根钢丝组成。钢丝可以为高碳钢丝，碳含量大约在0.70％或以上，例如，碳含量0.78-1.025％,锰含量 0.30％-1.10％,硅含量0.15％-1.30％,硫含量不超过0.15％,磷含量不超过 0.02％，均为质量百分含量，此外，可能还包括额外添加的一些微合金元素，例如0.20％-0.40％的铬，0.20％或以下的铜，0.30％或以下的钒，均为质量百分含量。

首先通过机械除锈和/或通过在H2SO4或HCl溶液中进行化学酸洗来清洗线材以便去除位于表面上的氧化物。然后将线材在水中漂洗，然后干燥。然后对经干燥的线材进行第一组干拉拔操作以便减小直径直到第一中间直径。

在该第一中间直径处，例如在大约3.0至3.5mm处，对干拉拔钢丝进行第一中间热处理，被称为退火处理。然后该钢丝准备进行下一步机械变形。

之后，在第二组减径步骤中从第一中间直径开始将钢丝进一步干拉拔至第二中间直径。第二中间直径通常为1.0mm至2.5mm。

在该第二中间直径处，对钢丝进行第二退火处理以便能够转变成珠光体。

在该第二退火处理之后，可以对钢丝涂覆金属镀层，金属镀层可以是已知的任一种促进钢帘线和橡胶粘合的镀层，比如已知的二元、三元或四元合金镀层，比如将铜镀覆在钢丝上并且将锌镀覆在铜上，然后进行热扩散处理以形成黄铜镀层。金属镀层可以是已知的任一种厚度，比如0.2μm。

另外，钢丝可以在黄铜镀层上涂覆有机功能硅烷涂层来进一步提高钢丝以及橡胶之间的粘合力。

然后通过湿拉拔机对钢丝进行最终一组减径工序。

钢丝的最终直径为0.15mm至0.30mm，例如0.17mm、0.21mm、 0.28mm、0.30mm。更优选地，作为芯钢丝的钢丝直径d1范围是 0.20mm-0.30mm，作为外层钢丝的钢丝直径d2范围是0.15mm-0.25mm。

在钢丝成形过程中，可以通过调整钢丝碳含量、拉拔过程中直径的压缩比、热处理条件和/或拉拔用模子来实现钢丝拉拔后抗拉强度在需求范围之内。考虑到实际工艺产生得捻制损失，钢丝在捻制成钢帘线前测量的抗拉强度应比从最终钢帘线里解绕剥离出来后测量的抗拉强度略高。

将准备好的3根芯钢丝和9根外层钢丝加捻，通过控制芯钢丝和外层钢丝之间的抗拉强度差来提高钢帘线的抗磨损疲劳性能，得到本实用新型的钢帘线。这些芯钢丝和外层钢丝的抗拉强度均是从最终钢帘线里解绕剥离出来的钢丝测量所得。

图1是本实用新型的第一个实施例。钢帘线100的结构由3根芯钢丝105和9根外层钢丝110组成。芯钢丝和外层钢丝的捻向是相同的，捻距均为14mm。芯钢丝直径为0.24mm，外层钢丝直径为0.225mm。其中3根芯钢丝的平均抗拉强度TS1为3480MPa，9根外层钢丝的平均抗拉强度TS2为3550MPa。

芯钢丝的抗拉强度比外层钢丝的抗拉强度略低，这使得芯钢丝比外层钢丝较软。当芯钢丝受到来自于外层钢丝的挤压力时，相对较软的特性使得芯钢丝能将来自于外层钢丝的挤压力吸收并抵消，这样能够减少芯钢丝相对于外层钢丝发生位移，也减少位移导致的芯钢丝和外层钢丝之间的摩擦。芯钢丝的抗拉强度仅比外层钢丝的抗拉强度略低，这也保证了芯钢丝有足够的强度来对抗来自于外层钢丝的冲击力，避免发生断裂。