СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОКОРДА
METHOD OF METAL CORD TREATMENT

Изобретение относится к области высокочастотных индукционных разрядов в условиях динамического вакуума и может быть использовано, например, при производстве изделий со стальным сердечником (металлокорд) и оболочкой из различных металлов, преимущественно цветных.
Известен способ изготовления слоистых изделий (патент №2056960, МПК 6 В21С 23/22, авторы Ситников И.В.).
Недостатком является локальное разрушение поверхности металла (у корда) за счет воздействия микродуговых разрядов, что приводит к сильному разогреву металла, а это ухудшает физико-механические характеристики металла, что приводит к более раннему выходу из строя армирующего материала (металлокорда) из-за его разрывов, уменьшается ресурс автошины; хаотически возникающие и гаснущие микродуговые разряды на обрабатываемой поверхности приводят к формированию грубого неоднородного микрорельефа поверхности проволоки. Проволока (поступает как комплектующий материал) имеет трещиноватый и рельефный слои поверхности материала, ведет к низкой адгезии резины к металлу, а также имеет «грязную» поверхность и внутренние дефекты структуры материала (например, микротрещины, каверны и др.). Эти дефекты являются концентраторами напряжений, и эксплуатация автошины приводит к распространению этих дефектов вглубь, это ведет к поломке корда и к уменьшению ресурса эксплуатации автошины.
Прототипом является способ того же назначения, известный, например, из RU 2005123374 A, B21F 19/00, 10.02.2006.
Недостатком является низкая адгезия, малый ресурс эксплуатации.
Задачей является увеличение адгезии резины к корду, увеличение ресурса эксплуатации автошины.
Задача осуществляется тем, что способ обработки металлокорда осуществляют при воздействии на него низкотемпературной плазмы при давлении в разрядной камере 13,3-26,6 Па, согласно изобретению это воздействие осуществляют в течение 15-30 сек, сила тока на аноде генератора лампы составляет 0,6-1,1 А, плазмообразующий газ состоит из смеси аргона 70% и водорода 30%, расход этой смеси составляет 0,06-0,12 г/с.
Способ осуществляется на высокочастотной плазменной установке. Установка (см. чертеж) содержит систему газоснабжения (1), вакуумную камеру (2), электроды (3), систему откачки (4), вакуумный блок (5), разрядную камеру (6), систему охлаждения (7), высокочастотный (ВЧ) генератор (8), вакуумный трубопровод (9), отдающую (10) и принимающую (11) катушки устройства вращения.
Способ осуществляется следующим образом.
В вакуумной камере (2) обрабатываемый металлокорд размещается в зазоре между параллельно расположенными электродами (3) вдоль потока плазмообразующего газа. Предусмотренное в вакуумной камере (2) устройство вращения позволяет постепенно перематывать с различной скоростью обрабатываемый металлокорд с отдающей катушки (10) на принимающую катушку (11). Производится предварительная откачка воздуха из вакуумной камеры (2). В вакуумную камеру (2) напускается рабочий газ. Регулировкой вентиля, соединяющего вакуумную камеру (2) с системой откачки (4), устанавливается заданное давление. При подаче на электроды (3) ВЧ напряжения в разрядной камере (6) за счет нагрева плазмообразующего газа до состояния плазмы образуется плазменный поток - инструмент обработки.
Низкотемпературная плазма создается путем подачи напряжения на электроды, подключенные к высокочастотному генератору. В высокочастотном генераторе в качестве усилительного элемента в выходном контуре используется генераторная лампа, обеспечивающая необходимую мощность разряда в используемом частотном диапазоне.
Для оценки мощности разряда необходимо измерять высокочастотное напряжение и ток, подаваемые на электроды. Мощность разряда удобнее оценивать по величине силы тока на аноде генератора лампы.
Режим плазменной обработки регулируется путем изменения расхода плазмообразующего газа 0,06-0,12 г/с, силы тока на генераторной лампе 0,6-1,1 А, давления в разрядной камере 13,3-26,6 Па. Время воздействия плазмы на металлокорд 15-30 с, определяется временем нахождения его в зазоре между электродами (3) и регулируется скоростью перемотки металлокорда с отдающей катушки (10) на принимающую катушку (11). В качестве плазмообразующего газа применяется смесь, состоящая из аргона 70% и водорода 30%.
Результаты исследований предлагаемого способа обработки металлокорда марки 4Л27 приведены в таблицах №1 и №2.
Таблица №1
Режимы работы установки
Номер режима обработки образцов металлокорда
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
К
Расход плазмообразующего газа (г/с)
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
Контрольный образец
Сила тока на генераторной лампе (А)
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
Давление в разрядной камере (Па)
13,3
26,6
13,3
26,6
13,3
26,6
13,3
26,6
13,3
26,6
13,3
26,6
Время воздействия плазмы (с)
10
15
20
25
30
35
10
15
20
25
30
35
Состав плазмообразующего газа (% Ar: % H<sub>2</sub>)
100:0
70:30
100:0
70:30
100:0
70:30
100:0
70:30
100:0
70:30
100:0
70:30
Таблица №2
Показатели физико-механических свойств
Номер режима обработки образцов металлокорда
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
К
Разрывное усилие (Н)
619
628
632
655
684
643
626
681
689
711
673
634
612
Прочность связи с резиной по ASTM (Н (12,5 мм) н.у.)
214
291
264
303
297
314
239
370
352
379
357
243
288
Прочность связи после солевого старения по ASTM (Н)
186
255
230
264
259
274
208
325
307
332
312
217
251
Прочность связи с резиной (Н-метод) (Н)
225
307
279
321
313
331
251
388
372
393
378
260
304
Прочность связи (Н-метод) после старения (Н)
168
228
207
238
234
246
187
293
276
298
281
185
226
Анализ данных, представленных в таблицах, показывает, что способ обработки металлокорда за счет воздействия низкотемпературной плазмы повышает механическую и усталостную прочность металлокорда, а также увеличивает адгезию резины к металлокорду. Наиболее оптимальным режимом обработки металлокорда является воздействие в течение 15-30 с при давлении в разрядной камере 13,3-26,6 Па, расход плазмообразующего газа (смесь аргона (70%) и водорода (30%)) 0,06-0,12 г/с. Способ обработки металлокорда за границами этих значений ведет к ухудшению адгезии резины к металлокорду.
Методику измерения разрывного усилия металлокорда и адгезии резины к металлокорду определяют по ГОСТ 14311-85 «Металлокорд» и по ГОСТ 14863-69 «Определение прочности связи резина-корд (Н-метод)».
Механическую прочность металлокорда при различных видах нагрузки определяют в соответствии с ГОСТ 10446-80 «Проволока. Метод испытания на растяжение» и по ГОСТ 1579-93 «Проволока. Метод испытания на перегиб».
Преимуществами данного способа обработки металлокорда являются:
- увеличение адгезии резины к металлокорду за счет того, что ионная бомбардировка приводит к получению более однородного микрорельефа проволоки с существенно более равномерным распределением поверхностного слоя специально наносимого покрытия;
- увеличение адгезии резины к металлокорду за счет того, что при обработке металлокорда предлагаемым способом его поверхность дополнительно подвергается очистке от различных загрязнений (остатки технологических смазок, прилипшая пыль и ржавчина), неизбежно возникающих при его производстве;
- увеличение ресурса эксплуатации автошины за счет того, что устраняются концентраторы напряжений, которыми являются внутренние дефекты материала проволоки, такие, например, как каверны, внутренние микротрещины и другие возможные дефекты структуры материала. За счет этого усталостная прочность проволоки увеличивается и металлокорд реже ломается.