一种钢帘线及其制造方法及具有此钢帘线的轮胎
技术领域
本发明涉及子午线轮胎用钢帘线设计及生产技术领域，特别涉及一种钢帘线及其制造方法及具有此钢帘线的轮胎。
背景技术
钢帘线是车辆子午线轮胎的主要骨架材料，其质量的优劣直接影响着轮胎的使用寿命。钢帘线是子午线轮胎的主要受力部件，在很大程度上决定着轮胎的强度和充气后的轮廓，钢帘线只有具备足够的强度和刚度，轮胎的承载能力、安全性能、行驶的舒适性才能得到保障。
出于降低油耗、节能环保的考量，现在的车用轮胎制造正朝着越来越轻量化发展，用于轮胎骨架材料的钢帘线的强度要求越来越高，国际标准ISO17832中提供了特高强钢帘线（UT帘线,ultra tensile strength cord）的单丝抗拉强度达到4400-2000×D MPa，其中D为单丝直径；行业中也提出了更高强度的MT帘线（mega tensile strength cord），其单丝抗拉强度达到4700-2000×D MPa。这种高强度的单丝在制造过程中，需要施加强烈的拉拔加工硬化，由于通常单丝截面芯部硬度低而单丝边部硬度高，单丝横截面的芯部与边部的硬度差异大，单丝的截面硬度呈“V”型分布，这样的单丝易在扭转试验过程中出现分层现象，表现在生产过程中则是单丝扭绞为钢帘线时易断丝，难以实现工业化生产，这是由于单丝在扭转或扭绞过程中，单丝截面的芯部剪切变形程度小而边部剪切变形程度大，所以单丝截面芯部硬度低而边部硬度高的状态不利于扭转或扭绞。
US588321提出了一种双模拉拔工艺，通过表面拉拔变形的方式来改变单丝的截面硬度分布；另外，Nippon Steel technical report刊登的《Ultra High Tensile Strength Steel Cord》提出了通过摩擦系数变化以及弯曲的方式来改善单丝的截面硬度分布。
但是对于更高强度如UT钢帘线、MT钢帘线来说，以上方式仍存在单丝芯部硬度低而单丝边部硬度高的现象，不利于生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钢帘线及其其制造方法，钢帘线单丝在扭转试验过程中不出现分层现象，在生产过程中单丝扭绞为钢帘线时断丝少，利于钢帘线的批量生产。
为达到本发明的目的，本发明的一种钢帘线，由单丝经过扭绞而制成，单丝的截面硬度呈“∧”型规则分布，单丝截面硬度在芯部最高，沿径向至单丝边部截面硬度逐渐减小，单丝截面芯部硬度与边部硬度差异在10Hv~100Hv之间。
优选的，所述的单丝的碳含量不小于0.60%。
再优选的，所述的单丝的直径为0.10mm～0.80mm。
根据本发明的另一目的，本发明还公开了一种制造上述钢帘线的制造方法，包括：
S1、把钢材延伸到规定的直径D0后进行热处理、电镀；
S2、对经过步骤S1处理得到的钢丝拉拔至预定的直径D1；
S3、对经过步骤S2处理得到的钢丝进行中频扩散处理，使得钢丝的截面硬度呈“∧”型规则分布，钢丝的截面芯部硬度高而边部硬度低；
S4、对经过步骤S3处理得到的钢丝拉拔成单丝D2，使得单丝的截面硬度呈“∧”型规则分布，单丝的截面芯部硬度高而边部硬度低，单丝截面芯部硬度与边部硬度差异在10Hv~100Hv之间；
S5、对经过步骤S4处理得到的至少一根单丝进行扭绞得到钢帘线；
其中，D0＞D1＞D2。
优选的，所述步骤S3中，中频扩散的功率在10KW~25KW之间，中频扩散时间0.2~5秒。
再优选的，在步骤S2中，D0拉拔至D1时钢丝的真应变占D0拉拔至D2时钢丝的真应变的50%~95%。
根据本发明的另一目的，本发明还公开了一种轮胎，其包括上述的钢帘线。
本发明的上述钢帘线的单丝生产方法，制造的高强度的单丝在扭转试验过程中不出现分层现象，在生产过程中单丝扭绞为钢帘线时断丝少，适合特高强及以上强度的钢帘线的单丝及钢帘线的批量生产，满足轮胎轻量化的发展需求。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的钢帘线单丝截面硬度测试位置的示意图；
图2所示为本发明的钢帘线单丝的截面硬度曲线分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容、特点及优点作进一步详细描述。
本发明的一实施例的一种钢帘线，其制造方法包括如下步骤：
S1、对由钢材延伸得到一定直径D0的钢丝进行热处理和电镀黄铜处理；通过热处理获得细珠光体组织以便于后续进一步加工，电镀黄铜使得钢丝利于后续拉拔及提高钢帘线与橡胶的粘合力；
S2、对经过步骤S1处理得到的钢丝在水箱拉丝机中经过多道次拉拔至直径D1，或是在干式钢丝拉拔机经过多道次拉拔至直径D1；
S3、对经过步骤S2处理得到的钢丝进行中频扩散处理，中频扩散的功率在10KW~25KW之间，中频扩散时间0.2~5秒；
在本步骤中，采用中频感应加热钢丝，因为中频感应加热钢丝具有集肤效应，可以使得直径D1的钢丝的截面硬度呈“∧”型规则分布，钢丝的截面芯部硬度高而边部硬度低。中频扩散的功率与回火时间对于钢丝的处理效果至关重要，功率与电压过低，或者中频扩散时间过短，则钢丝的截面硬度分布不能获得需要的状态；中频扩散的功率与电压过高，或者中频扩散时间过长，则会使得钢丝组织碳化而不利于后续的加工。
S4、对经过步骤S3处理得到的钢丝在水箱拉丝机中，经过多道次拉拔成为直径为D2的单丝；
S5、对经过步骤S4处理得到的单丝在双捻机或管捻机扭绞制得钢帘线。
值得注意的是，步骤S2中，钢丝从直径D0拉拔至D1时钢丝的真应变占从直径D0拉拔至D2时钢丝的真应变的50%~95%。步骤S2中从直径D0拉拔至D1的直径的变形量如果过小，会使后续加工时单丝截面芯部硬度与单丝边部硬度差异小于10Hv，甚至单丝截面芯部硬度低于单丝边部硬度；步骤S2中从直径D0拉拔至D1的直径的变形量如果过大，会使得单丝截面芯部硬度与单丝边部硬度差异大于100Hv，或者单丝的延伸率发生改变。
经过上述的步骤S1-S4处理的单丝的截面硬度呈“∧”型规则分布，单丝的截面芯部硬度高而边部硬度低，单丝的截面芯部硬度与单丝边部硬度差异在10Hv~100Hv之间，单丝在扭转试验过程中不出现分层现象，经过步骤S5处理的过程即单丝扭绞为钢帘线时断丝少，可实现高强度的钢帘线的工业化生产。
在一优选的实施方式中，为了达到较佳的效果，所述的单丝的碳含量不小于0.60%；在另一优选的实施方式中，所述制备方法制得的单丝的直径为0.10mm～0.80mm。
按照本发明的方法制得单丝的截面硬度分布可采用如下方式检测：
如图1所示，对单丝的截面分别从X、Y两个相互垂直的直线方向采用硬度仪进行测量，位置4为单丝的截面芯部，位置1和位置7为单丝的截面边部，位置1或位置7与单丝表面的距离小于单丝直径的10%，位置2和位置3分别是位置1和位置4之间距离的均分1/3、2/3，位置5和位置6分别是位置4和位置7之间距离的均分1/3、2/3。
本发明的单丝的截面硬度检测结果如图2所示，截面硬度呈“∧”型规则分布，单丝截面硬度在芯部最高，沿径向逐渐减小。单丝的截面芯部硬度与单丝边部硬度差异指的是沿X方向或Y方向检测的芯部的位置4与其它位置之间的硬度最大差异。
实施例1：
采用直径2.30mm热处理电镀钢丝拉拔为直径0.75mm钢丝，再进行0.8秒的中频扩散处理，中频功率20KW，然后拉拔为直径0.35mm单丝，2.30mm拉拔至0.75mm时钢丝的真应变占2.30mm拉拔至0.35mm时钢丝的真应变的60%，在双捻机上扭绞成为2+2×0.35钢帘线。
实施例2：
采用直径2.30mm热处理电镀钢丝拉拔为直径0.50mm钢丝，再进行2秒的中频扩散处理，中频功率12KW，然后拉拔为直径0.35mm单丝，2.30mm拉拔至0.50mm时钢丝的真应变占2.30mm拉拔至0.35mm时钢丝的真应变的81%，在双捻机上扭绞成为2+2×0.35钢帘线。
以制造2+2×0.35相同结构的钢帘线为例，本发明和现有技术的对比例进行比较试验，试验结果见表1。
从表1可以看出，与比较例1相比，本发明的实施例1~2中单丝扭转不分层，单丝的截面芯部硬度高而边部硬度低，制造钢帘线的扭绞断丝率远低于比较例1。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
