/ 97 4 (68), 2012 The work on choice of the production technology of wire for bead rings of tires with diameter of 12,6 mm pro- viding fulfilment of the customer requirements on size of adhesion and residual covering by rubber is carried out. А. В. ДемиДоВ, С. Л. БоБроВник, е. С. СерегинА, Т. В. мАрТынюк, оАо «БмЗ» – управляющая компания холдинга «Бмк» УДК 669 Подбор технологических Параметров Производства Проволоки для бортовых колец c Повышенными требованиями к адгезии Бортовая проволока с бронзовым покрытием используется в пневматических шинах в качестве усиливающего элемента бортов, обеспечивающего надежную посадку на ободе автомобильного коле- са. Адгезия проволоки обеспечивается за счет хи- мического взаимодействия тонкого слоя оловян- ной бронзы с серой, входящей в состав резины, при этом образуется на поверхности контакта сталь-резина слой нестехиометрического сульфи- да меди (CuxS), который способствует механиче- скому сцеплению резиновой смеси и создает очень прочное соединение [1]. Адгезионные свойства бортовой проволоки, кроме химического состава покрытия, определя- ются его микрорельефом (шероховатостью). Счи- тается, что повышенная шероховатость проволоки может способствовать повышению сцепления окружающей резины с поверхностью бортовой проволоки [2, 3]. В свою очередь, на микрошеро- ховатость бронзового покрытия могут влиять тех- нологические факторы на многих переделах про- изводства проволоки – от прокатки катанки до на- мотки готовой проволоки на агрегате бронзирова- ния. В данной статье приведена оценка влияния на микрорельеф бронзового покрытия и адгезию бор- товой проволоки к резине технологических факто- ров переработки заготовки на агрегате бронзиро- вания. Так, специалистами фирмы «Bekaert» [2, 3] был предложен способ повышения прочности связи бортовой проволоки с резиновой смесью за счет подбора режимов микрошероховатой обработки ее поверхности в процессе электролитического трав- ления. Микрошероховатая поверхность, формиру- емая в процессе травления, является более мелкой в сравнении с грубой шероховатостью, которая мо- жет образоваться, например, во время волочения. Тонкое бронзовое покрытие обычно повторяет не- ровности (микрораковины) на поверхности прово- локи, в результате чего она имеет довольно тем- ный, тусклый внешний вид. Зарегистрированное улучшение адгезии составляет примерно 30%. Площадь поверхности сцепления бронзиро- ванной проволоки с резиной, кроме микрорельефа исходной заготовки, определяется условиями хи- мического осаждения бронзового покрытия в галь- ванической ванне на основе CuSO4, H2SO4, и SnSO4. В работах [1, 4] отмечено, что шероховатость по- верхности бронзового покрытия к резине и адге- зия проволоки к резине линейно увеличиваются с повышением концентрации ванны бронзирова- ния. Увеличение показателя шероховатости по- верхности в этом случае объясняется изменением кинетики электролитической реакции, что приво- дит к образованию неоднородной поверхности. Улучшение адгезии также наблюдалось с умень- шением массы покрытия. Еще один фактор, влияющий на микрошерохо- ватость, – использование рихтовального устрой- ства после нанесения бронзового покрытия с це- лью достижения требуемых характеристик прово- локи по прямолинейности и пластическим свой- ствам (пределу текучести). Как показали исследо- вания, проведенные в ЦЗЛ на стереоскопическом микроскопе WILD M5 и электронном микроскопе WEGA II, поверхность образцов проволоки после протяжки через рихтовку имеет характерные сгла- женные участки (рис. 1). Проволока для бортовых колец шин диаметром 1,26 мм отличается повышенными требованиями по величине адгезии к вулканизованной резине (целевое значение 1000 Н при испытаниях на бло- 4 (68), 2012 98 / ке высотой 50 мм) и остаточному покрытию рези- ной (не менее 75% поверхности). При освоении ее производства на ОАО «БМЗ» – управляющая компания холдинга «БМК» проведе- на исследовательская работа с целью подбора тех- нологических параметров производства бронзиро- ванной проволоки диаметром 1,26 мм, влияющих на ее площадь сцепления с резиной. В ходе прове- дения работы определяли влияние плотностей тока двух ванн биполярного сернокислого травления (i 1 и i 2 ), скорости прохождения проволоки, исполь- зования рихтовки на намотке и других технологи- ческих параметров переработки заготовки на агре- гате бронзирования (см. таблицу и рис. 2). а б Рис. 1. Участки поверхности бронзированной проволоки без рихтовки (а) и после обработки в рихтовальном устройстве (б) Рис. 2. Адгезия бронзированной проволоки диаметром 1,26 мм, изготовленной по разным технологическим режимам Адгезия бронзированной проволоки диаметром 1,26 мм, изготовленной по разным технологическим параметрам переработки на агрегате бронзирования Номер варианта Скорость прохождения заготовки, м/мин Плотность тока, А/дм2 Рихтовка проволоки на намотке агрегата бронзирования Химический анализ бронзового покрытия Адгезия к резине, Н i1 i2 масса покрытия, г/кг Sn, % 1 100 15 10 Есть 0,38 1,55 811 2 20 20 0,35 1,51 843 3 25 15 0,40 1,35 720 4 25 25 0,39 1,46 744 5 210 15 10 0,34 1,44 857 6 20 20 0,31 1,35 854 7 25 15 0,31 1,35 798 8 25 25 0,33 1,36 768 9 15 10 Нет (разжата) 0,41 1,41 1115 10 100 15 10 0,45 1,47 1076 4 (68), 2012 / 99 Как видно из таблицы и рис. 2, снижение ско- рости прохождения заготовки с номинальных 210 до 100 м/мин практически не влияет на уровень адгезии бронзированной проволоки диаметром 1,26 мм к резине. Максимальный уровень адгезии достигнут при травлении заготовки в ванне бипо- лярного сернокислого травления с плотностями тока в 1-й и 2-й ваннах 20 А/дм2, . Использование рихтовальных устройств суще- ственно снижает уровень адгезии бронзированной проволоки (см. таблицу и рис. 2). С целью мини- мизации отрицательного влияния рихтовок на ми- крошероховатость покрытия и адгезию проволоки к резине сократили количество задействованных рихтовальных устройств после нанесения бронзо- вого покрытия, в частности, исключили использо- вание рихтовального устройства на укладчике. Для получения требуемой прямолинейности ис- пользовали только рихтовку перед кабестаном, на- страивая ее на минимальную деформацию прово- локи. При проведении работы выполняли статисти- ческий анализ зависимости величины адгезии от изменений технологических параметров в течение времени. Как показал анализ, наиболее заметная корреляция наблюдается между средней величи- ной адгезии и концентрацией меди и олова в рас- творе нанесения бронзового покрытия на проволо- ку (рис. 3). Изменение средней адгезии бортовой проволо- ки совпадает с изменениями средних концентра- ций компонентов раствора бронзирования (SnSO4 и CuSO4 + 5H2O). Полученные результаты (рис. 3) согласуются с выводами работ [1, 4], в соответ- ствии с которыми адгезия линейно увеличивается с повышением концентрации ванны бронзирования. Выводы На ОАО «БМЗ – управляющая компания хол- динга «БМК» проведена работа по подбору техно- логии производства проволоки для бортовых ко- лец шин диаметром 1,26 мм, обеспечивающей вы- изменение адгезии проволоки к резине изменение концентрации Sn изменение концентрации Sn изменение концентрации H2SO4 Рис. 3. Анализ зависимости адгезии к резине бронзированной проволоки диаметром 1,26 мм от концентрации компонентов раствора бронзирования 4 (68), 2012 100 / полнение требований заказчика по величине адге- зии и остаточному покрытию резиной. Показано, что одно из основных направлений улучшения ад- гезии – создание повышенной микрошероховато- сти поверхности путем подбора режимов травле- ния, нанесения покрытия на агрегате бронзирова- ния, а также сохранение микрошероховатости по переделам, включая намотку готовой проволоки на катушку. Подобраны оптимальные технологи- ческие параметры изготовления проволоки для бортовых колец шин диаметром 1,26 мм с требуе- мыми характеристиками адгезии. Литература 1. P a t h a k H.. M i s h r a R., M a h a j a n S. et and. «Adhesion of tire bead wire to rubber some findings» // Wire Journal International. 2009. С. 89. 2. Пат. EP0351909. A steel wire for the reinforcement of elastomers. COPPENS WILFRIED; CHAMBAERE DANIEL; VANHEE WILLY Applicant(s) N. V. BEKAERT S. A). 3. Пат. WO 91/10758. A steel wire for the reinforcement of elastomers. COPPENS WILFRIED; CHAMBAERE DANIEL; VANHEE WILLY Applicant(s) N. V. BEKAERT S. A). 4. M i s h r a R., B a n d y o p a d h y a y N., M a h a j a n S. et and. Adhesion of tire bead wire to rubber: some findings. Paper presented at WAI’s Technical Conference // Wires in Automotive Applicaionts, in Pune, India, Jan., 2008. Published in WJI. 2009. Р. 89–91.