钢丝帘线/橡胶复合材料弯曲疲劳失效机理的研究

自主设计并搭建基于隧道磁阻传感器的无损检测系统,对钢丝帘线/橡胶复合材料试样(简称试样)弯曲疲劳失效机理进行研究。结果表明:无损检测方法可对疲劳试验后试样内部的损伤状态进行评估,无损检测系统可实现试样缺陷的在线检测;疲劳缺陷的产生是损伤累积,钢丝帘线单丝断裂主要发生试样疲劳寿命的最后阶段;试样内部钢丝疲劳断裂为穿晶解理断裂,裂纹扩展过程中存在一定程度的微观不连续性,包括多次角度偏折与裂纹分支;试样内部钢丝疲劳断口具有典型的低周疲劳特点,存在多个疲劳源与撕裂台阶,疲劳源间偶见撕裂棱,无明显贝纹样,疲劳源附近表面光滑,断口形成了较平滑的微撕裂形貌与粗糙的撕裂台阶形貌。

钢丝帘布裁断机包边贴胶装置的结构与功能

钢丝帘布裁断机通过包边贴胶装置对胎体帘布或带束层帘布进行包边、贴胶等操作,以提高子午线轮胎的整体质量。包边贴胶装置主要包括定中机构、输送机构、胶条导开与导向机构、胶条贴合机构、垫布剥离机构、垫布收集机构以及包边机构等部件,其未来发展方向是提高自动化程度、精度、通用性,增加数据检测和分析功能。

钢丝绳芯输送带接头强度与预成型芯胶技术研究

钢丝绳芯输送带是带式输送机的牵引和运载构件,接头破坏是引起钢丝绳芯输送带故障的主要原因。为了提高输送带的接头强度和接头硫化效率,基于现有接头硫化工艺,提出了一种预成型芯胶敷设技术,以ST1600型钢丝绳芯输送带接头为研究对象,对该技术的应用进行了理论分析和试验研究。首先,建立输送带接头力学模型并进行受力分析,通过ANSYS Workbench软件研究钢丝绳水平、垂直间距不均匀性对接头强度的影响,然后,提出预成型芯胶敷设方法,通过芯胶流固耦合分析对比了填充式芯胶与三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽对限制钢丝绳偏移的作用效果。最后,通过接头预成型芯胶硫化试验研究了该技术对输送带胶体粘合强度、接头硫化效率以及接头强度的影响。研究表明:输送带接头处钢丝绳的受力与其纵向位移有关,由于传统接头硫化作业中无法实现钢丝绳的均匀分布从而引起钢丝绳受力不均,影响接头强度,而钢丝绳水平间距相较垂直间距的变化对钢丝绳等效应力的影响尤为显著,更易引起接头钢丝绳的破坏。预成型芯胶敷设技术能够有效减少钢丝绳的偏移量,其中半圆形芯胶凹槽效果最优,水平方向减少70%,垂直方向减少86.9%。在相同硫化条件下,与填充式芯胶相比,三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽硫化后的粘合强度分别提升了1.91%、−3.51%、2.48%,半圆形芯胶与钢丝绳结合度最好;采用半圆形芯胶凹槽的预成型芯胶技术敷设钢丝绳可减少70%作业时间,硫化后的输送带接头强度提高5.74%。研究结果可为钢丝绳芯接头硫化工艺的改进提供理论和实践指导。

柠康酰亚胺基粘合功能助剂在NR中的应用研究

分别将5种新型柠康酰亚胺基粘合功能助剂(BCDB,BCH,BCmB,BIB和BCpB)(简称:功能助剂)加入NR-镀铜钢丝粘合配方胶料中,研究了功能助剂对NR胶料硫化特性、力学性能、热空气老化性能和NR-镀铜钢丝粘合性能的影响。结果表明,与对比样配方1#胶料相比,加入功能助剂可使胶料正硫化时间延长,交联密度提高,多硫键比例下降;硫化胶力学性能、热空气老化性能和NR-镀铜钢丝粘合性能得到改善。N,N′-对苯撑双柠康酰亚胺(BCpB)对NR-镀铜钢丝粘合强度的提高最为显著;与对比样配方1#胶料相比,该胶料粘合强度提高了21.5%。

3+8×0.22ST与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎胎体中的应用对比

对比研究3+8×0.22ST与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎胎体中的应用性能。结果表明:与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线相比,3+8×0.22ST钢丝帘线的直径和线密度减小,破断力相当,渗胶性能提高;与采用3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线生产的轮胎相比,采用3+8×0.22ST钢丝帘线生产的轮胎的高速性能、耐久性能和刚度相当,滚动阻力降低,同时轮胎质量减小,生产成本降低。

疲劳次数对钢丝帘线/橡胶粘合性能的影响

采用自行研发的测试方法,研究疲劳次数对钢丝帘线/橡胶粘合性能的影响。结果表明:随着疲劳次数的增加,钢丝帘线的抽出力先增大后减小,当疲劳60万次时抽出力达到最大值;抽出钢丝帘线附胶形态无明显差别,且呈螺纹状;附胶越多,抽出力越大。扫描电子显微镜分析表明,钢丝帘线与橡胶界面处的橡胶断面上出现了更多的大粒径填料聚集体颗粒,成为粘合破坏点。

硼酰化钴对橡胶与镀黄铜钢丝粘合性能的促进作用

研究了硼酰化钴对橡胶与镀黄铜钢丝粘合性能的促进作用。试验结果表明，加入硼酰化钴ＲＣＢ１６和ＲＣＢ２３ 能大大提高橡胶与镀黄铜钢丝的粘合性能，在耐盐水老化和湿热老化等方面的效果尤为显著，并分别与Ｍａｎｏｂｏｎｄ Ｃ１６ 和Ｍａｎｏｂｏｎｄ ６８０Ｃ 水平相当。

动态疲劳对钢丝帘线/橡胶粘合性能的影响

研究动态疲劳对钢丝帘线/橡胶粘合性能的影响。结果表明:随着动态疲劳拉伸形变的增大,钢丝帘线/橡胶的粘合力逐渐减小,抽出钢丝表面附胶呈螺纹状,且螺纹越明显,粘合力越大;随着动态疲劳弯曲形变的增大,钢丝帘线/橡胶的粘合力小幅下降,抽出钢丝表面附胶分布不均,受拉面附胶少,受压面附胶多;随着停放时间的延长,钢丝帘线/橡胶的粘合力先增大后减小,当停放时间为32 h时粘合力最大。

试样因素对橡胶-钢丝帘线粘合性能测试的影响

研究夹持方式和钢丝帘线埋入长度对橡胶-钢丝帘线粘合性能测试结果的影响。结果表明:采用槽式结构夹具可以消除夹紧力对橡胶-钢丝帘线抽出力测试结果的影响;随着钢丝帘线埋入基体橡胶长度的增大,静态抽出力和最大伸长量均增大,但单位长度粘合强度随之呈指数衰减;橡胶-钢丝帘线的粘合存在摩擦力,钢丝帘线埋入橡胶长度越大,粘合失效到完全粘合失效经历的时间越长。

用截面固结法测定钢丝帘线泊松比

对轮胎设计的有限元计算中关于泊松比的应用提出了新的见解，认为应该把泊松比计算式中的横向应变改成帘线横截面变化率较为妥当。介绍了用“截面固结法”测定钢丝帘线横截面变化率的实验方法。

疲劳加载因素对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响

为了探究疲劳加载对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响,采用动态测量与静态测量相结合的办法,研究疲劳频率、疲劳加载次数和动态疲劳后停放时间对橡胶钢丝复合体粘合性能的影响,结果表明,随着疲劳频率的逐渐提高,试样断裂时拉伸伸长量表现出明显降低的趋势;橡胶钢丝复合体试样抽出粘合力和钢丝帘线的表面附胶量均随着疲劳次数的增加先增大后减小;同样,粘合力随着停放时间的延长也是先增大后减小,并且橡胶钢丝复合体疲劳后粘合力的恢复主要发生在停放初期。

有机钴盐增进橡胶/镀铜钢丝粘合的新机理假设

添加适量有机钴盐,可增加橡胶/镀铜钢丝的TCAT抽出力。用SEM观察经角鲨烯模型试验处理过的镀铜钢丝,发现有机钴盐可使镀铜钢丝表面生成许多小颗粒。据此,本文提出了关于有机钴盐增粘机理的一种新的假设。

超高强度钢丝帘线的压延工艺研究

研究超高强度钢丝帘线的压延工艺。以0.22+6+11×0.205ST钢丝帘线替代3+9+15×0.175+0.15钢丝帘线用于全钢载重子午线轮胎胎体,通过采取调整压延机辊筒速比、补偿压延机辊筒挠度及调整粘合胶料门尼粘度等措施,有效解决了0.22+6+11×0.205ST超高强度钢丝帘线压延过程中出现的钢丝帘线表面覆胶差、裁断过程中出现的接头缝合质量差及充气定型过程中钢丝与胶料分离等质量问题,提升了轮胎生产过程的稳定性和工艺性能。

镀层对钢丝帘线与橡胶粘合性能的影响

研究高铜镀层(铜质量分数为0.670)和低铜镀层(铜质量分数为0.635)钢丝帘线与橡胶的粘合性能。结果表明,高铜镀层钢丝帘线与橡胶的初始粘合性能较好,但其老化后粘合性能下降明显;只要胶料配方合理,低铜镀层钢丝帘线与橡胶的初始粘合性能可接近高铜镀层钢丝帘线,而其老化后粘合性能明显优于高铜镀层钢丝帘线。

3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用

研究3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用。结果表明:与4+3×0.35ST钢丝帘线相比,3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线结构更易使胶料渗入,减少单丝之间的摩擦;直径和线密度小,有利于轮胎轻量化;采用3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线生产的成品轮胎的充气外缘尺寸、耐久性能和高速性能均满足相应国家标准要求。

金属-橡胶粘合促进剂硼酰化镍的制备及性能

研究了以碳酸镍、硼酸酯和混合羧酸合成新的金属橡胶粘合促进剂硼酰化镍的新方法。系统地考察了各种因素对合成硼酰化镍的影响。以 2 乙基己酸和硼酸三丁酯为有机原料合成的硼酰化镍 ,通过检测 ,与英国Manobond公司产品 6 80C比较 ,二者红外光谱数据、30 0 %定伸强度、拉伸强度、硬度和硫化曲线非常接近 ,而拉断伸长率、热空气老化的粘合性能则前者稍低。实验表明 ,制备的硼酰化镍可用作金属橡胶粘合促进剂。

钢丝帘线泊松比的实验研究

本文对钢丝帘线／橡胶复合材料中的钢丝帘线泊松比的定义提出了新的见解，建议用钢丝帘线横截面变化率代替其横向应变。

黄铜镀层成份梯度对钢帘线与橡胶粘结力的影响

应用ＡＥＳ法对两步法镇黄铜工艺所得镀层成份进行了分析，并通过试验研究了不同镀层成份对钢帘线与橡胶的粘结规律。结果表明，在一定范围内，镀层成份梯度（变化）对钢帘线与橡胶粘结力有显著影响。

挂胶钢丝帘线直接缠绕的新结构全钢载重子午线轮胎设计与分析

提出一种全新的挂胶钢丝帘线直接缠绕的全钢载重子午线轮胎结构,并阐述了相应的轮胎生产制造工艺,解决了目前全钢载重子午线轮胎钢丝帘布接头多、制造工艺流程繁琐、制造设备复杂、各工序制造精度难以保证等问题,克服了目前全钢载重子午线轮胎存在的缺陷,且易于实现轮胎成型制造过程的自动化控制。

橡胶轮胎和软管用高强度钢帘线盘条的研发

为了减轻汽车重量,提高燃油消耗,研制了高强度钢帘线用线材。然而,开发高强度钢帘线的难点是必须同时获得高强度和良好的塑性。为了解决这一问题,通过分析拉丝过程中钢丝组织和力学性能的变化,研究了拉丝过程中的分层机理,提高了拉丝的塑性。采用1.0%C过共析钢和优化的拉拔工艺,在实验室可获得4400 MPa级钢帘线。