钢丝帘线在轮胎中的作用及发展趋势

1.轮胎钢丝帘线基本情况

钢丝帘线是子午线轮胎的主要骨架材料，主要用于轮胎胎体与带束层，以载重子午线轮胎为例，钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎中质量约占 20%，成本约占材料总成本的 35％。

钢丝帘线的耐热性好，蠕变为零，有较好的抗冲击性，其拉伸模量高，使轮胎尺寸稳定；压缩模量高，对轮胎行驶转弯时的侧向刚性有利。

对子午线轮胎胎体层钢丝帘线的要求是拉伸强度高，耐疲劳性好，抗磨损，与橡胶的黏着性好等。

对带束层钢丝帘线的要求是模量高、强度高、刚性高，耐切割、耐腐蚀，与橡胶的黏着性好等。

研究报道称，减少胎体重量1千克可以减少20％的滚动阻力，相当于减轻车身 80kg的效果，这就要求胎体钢帘线具有更高强度。

钢丝帘线的单丝（钢丝）均采用冷拔高碳钢盘条制造，熔喷钢丝尚无工业化应用。钢帘线的生产过程，是将钢帘线用盘条拉拔成极细的细丝（0.15～0.38 mm)，在此过程中，线材长度增加1000～1400倍，截面积缩小到原来的万分之八。

制造子午线轮胎骨架材料的钢帘线盘条，要求严格的化学成分范围控制，严格的夹杂物类型、尺寸、形状及数量控制，凝固过程成分偏析尽量降至最低，均匀的金相组织及良好的表面质量，是衡量钢铁企业生产技术水平先进与否的重要指标之一。

国内钢厂的生产已经可以满足大部分钢帘线盘条市场需求，但仍有一部分有特殊要求的高端钢帘线盘条需要进口，比如：对疲劳寿命以及强度有较高要求的钢帘线盘条，尤其是用于外缠丝的产品（规格极细、有特殊扭转要求、抗冲击)。

从成材率、材料稳定性方面来考虑，很多钢帘线厂家仍然会选择进口材料。其中，日本新日铁住金、神户制钢在进口钢帘线盘条中所占比例较大。

2.轮胎钢丝帘线一般要求

轮胎钢丝对盘条生产、拉制、电镀、储存、使用等过程均有较高的要求，不允许在钢丝的表面与内部出现氧化点、表面划伤等。钢丝的直径大部分采用 0.175～0.38mm，也有用到 0.15mm的，一般较细的钢丝用于胎体，较粗的则用于带束层。

《子午线轮胎用钢帘线》(GB/T 11181—2016)及《工程子午线轮胎用钢帘线》(GB/T 30830—2014）将子午线轮胎及工程子午线轮胎用钢帘线按抗拉强度等级分为普通强度钢帘线（NT)、高强度钢帘线（HT)、超高强度钢帘线（ST）、特高强度钢帘线（UT）四种类型。

《子午线轮胎用钢帘线》（GB/T 11181—2016)又按结构类型将钢帘线分为普通型钢帘线、开放型钢帘线（OC)、密集型钢帘线（CC)、高伸长型钢帘线（HE）和高抗冲击型钢帘线（HI）五种。其中，开放型钢帘线是指单丝间有周期性的间隙，便于橡胶渗入其中的一种钢帘线；密集型钢帘线是指由一组单丝按相同捻向和相同捻距捻制而成且具有最小横截面积的一种钢帘线；高伸长型钢帘线是指捻距相对较小，伸长率相对较高的一种钢帘线；高抗冲击型钢帘线是指单丝呈周期性弯曲，具有较高伸长率和高抗冲击能力的一种钢帘线。

《工程子午线轮胎用钢帘线》（GB/T 30830—2014）只规定了低铜镀层。

普通帘线钢丝的强度一般为2.5GPa。近年来，高强度帘线钢丝得到大量使用，其强度比普通帘线钢丝高20%，达3.0GPa。

将几根钢丝按一定结构与捻度捻合在一起成为钢帘线，钢帘线可以有芯线，也可以无芯线；可以有外缠线，也可以没有外缠线。外缠线的目的是使钢帘线中的所有钢丝聚集更紧密不致松散，并改善钢帘线的疲劳性能与橡胶的黏着性能，但采用适宜的捻法也可以解决上述问题。

轮胎用钢丝帘线的基本结构有单捻、双层捻、三层捻和复捻四种类型，可根据轮胎的规格和使用部位进行选择，以便合理选用帘线的性能。

3.常用轮胎胎体、带束层钢帘线

常用轮胎胎体、带束层钢帘线的断面结构：

胎体用钢丝帘线的要求是高强度和高耐屈挠性能，以及结构均匀性、黏合性能、黏合保持性能及耐久性能(帘线耐水、湿气侵蚀作用的能力)等。没有外缠的紧密性钢丝帘线具有良好的耐久性能，12×1和19×1就是这种帘线的代表结构。层状结构的帘线（不同层次钢丝的捻向、捻距不同)，如3+9和 3+9+15，其不同层的钢丝之间为点接触，不如钢丝间为线接触的帘线紧密。

紧密型帘线钢丝间的接触压力和相互磨损均较小，并且具有良好的耐磨损疲劳性。此外，用紧密型钢丝帘线比用层状钢丝帘线可获得更好的耐屈挠疲劳性能，而且节省钢丝帘线用量。

轻型载重轮胎一般使用 3×1.2+9X0.175 HT等结构的钢丝帘线；载重轮胎一般使用 3×0.22+9×0.20 HT、0.20+18×0.175、0.22+18×0.20等。结构的钢丝帘线……

4.轮胎钢丝帘线发展趋势

轮胎用钢丝帘线的发展趋势是：

乘用胎，多采用橡胶对帘线渗透性高的结构，以及通过材料高强度化而减少单丝根数的捻结构。

载重轮胎，其帘布层多采用线接触型帘线，目的是减小行驶中单丝间的摩擦及缓和产生疲劳的应力；其带束层多采用以轻量化和坏路面耐久性为重点设计的细径化或橡胶渗透型结构。

工程轮胎，因需要极高的钢丝帘线强力，所以一般采用复捻结构，而每根股线可使用与载重轮胎相同结构、强力利用率高的组合帘线。

未来轮胎钢丝的主要发展方向：

1.超高强度钢丝

通过调整钢丝金相结构、革新拉拔和热处理技术等手段，研制出比现在帘线钢丝强度高50％以上，即强度达到约4.0GPa的超高强钢丝。

2.轿车子午线轮胎胎体用超细超强钢丝

3.适用于轮胎不同部位的各种新结构钢丝帘线