鋼絲檢測反復(fù)彎曲試驗(yàn)影響因素分析

鄧勇禹偓李樂

（貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550081）

0 引言

在日常的鋼絲繩檢測過程中，發(fā)現(xiàn)有的鋼絲反復(fù)彎曲次數(shù)極限值相差較大，個(gè)別鋼絲繩拆股檢測反復(fù)彎曲值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于質(zhì)量證明書上的最大值。本文將以一組試驗(yàn)為例，分析其原因。

1 試驗(yàn)儀器

這次試驗(yàn)設(shè)備是寧夏青山試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)的WJJ-6C型機(jī)動式彎折試驗(yàn)機(jī)，在試驗(yàn)機(jī)的撥桿部分有帶彈簧的張緊力裝置和彎折次數(shù)采集裝置。在試驗(yàn)中，將彈簧下壓，使鋼絲通過固定卡口并將其固定，再松開彈簧，進(jìn)行試壓。該儀器符合GB/T 238—2013《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》的要求，此次試驗(yàn)采用施加不同力來改變彈簧的張緊力，針對不同的撥桿孔徑、鋼絲彎曲程度及鋼絲安裝垂直與否等進(jìn)行試驗(yàn)，以分析其對試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2 試驗(yàn)過程

為減少不同試驗(yàn)樣品對結(jié)果的影響，采用同根鋼絲在不同的情況下進(jìn)行彎折試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)材料

選取規(guī)格為6×19+NF、抗拉強(qiáng)度為1 670 MPa、絲徑為1.70 mm、捻發(fā)ZS的貴州鋼繩股份有限公司生產(chǎn)的一般用途的鋼絲繩進(jìn)行拆股試驗(yàn)。根據(jù)GB/T 238—2013《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》4.2.2要求，選取圓柱支座半徑為5 mm，撥桿孔為2.0 mm和2.5 mm的同根鋼絲進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)機(jī)撥桿部分采用加壓砝碼質(zhì)量來壓縮彈簧獲得不同的張緊力。

2.2 張緊力的確定

75 N的選取理由：按照GB/T 238—2013《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》6.6的要求，試驗(yàn)中為了確保試樣與圓柱支座圓弧面的連續(xù)接觸，可對試樣施加某種形式的張緊力，除非相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定，施加的張緊力不得超過試樣公稱抗拉強(qiáng)度相對力值的2%。此次試驗(yàn)中，樣品絲徑為1.70 mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1 670 MPa，其2%計(jì)算得出對應(yīng)結(jié)果為75 N。

20 N的選取理由：為了使試驗(yàn)結(jié)果有明顯差異，選取較輕的砝碼。

2.3 試驗(yàn)環(huán)境

溫度22.3℃，相對濕度66.3%RH。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

反復(fù)彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

3 影響因素探討

3.1 撥桿孔直徑

從試驗(yàn)結(jié)果可知，在張緊力為75 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和撥桿孔直徑為2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值為3次；在張緊力為20 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值為3次。得出撥桿孔直徑對彎曲次數(shù)有影響。從數(shù)值方面看，撥桿孔直徑為2.0 mm時(shí)，彎曲次數(shù)重復(fù)性較好，離散度較小。

表1 反復(fù)彎曲試驗(yàn)結(jié)果

3.2 試樣與圓柱支座軸線

從試驗(yàn)結(jié)果可知，在張緊力為75 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值分別為3次和4次；在張緊力為20 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值分別為3次和4次。得出試樣與圓柱支座軸線是否垂直對鋼絲繩造成了影響，撥桿孔直徑小，影響也小。從數(shù)值方面講，試樣與圓柱支座軸線垂直，彎曲次數(shù)重復(fù)性較好。

3.3 試樣的彎曲

從試驗(yàn)結(jié)果可知，在張緊力為75 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值分別為3次和5次；在張緊力為20 N時(shí)，撥桿孔直徑為2.0 mm和2.5 mm，反復(fù)彎曲最大差值分別為4次和5次。得出試樣的彎曲對鋼絲繩造成了影響，撥桿孔直徑小，影響也小。

3.4 張緊力

從試驗(yàn)結(jié)果可知，在撥桿孔直徑為2.0 mm時(shí)，張緊力為75 N和20 N，反復(fù)彎曲最大差值為3次；在撥桿孔直徑為2.5 mm時(shí)，張緊力為75 N和20 N，反復(fù)彎曲最大差值為5次。得出張緊力不同，試驗(yàn)結(jié)果有所變化。從數(shù)值方面看，張緊力大，彎曲次數(shù)重復(fù)性好。

表2羅列了日常檢測過程中反復(fù)彎曲次數(shù)極值相差較大，結(jié)果離散度較大的幾種鋼絲繩。

GB/T 238—2013與GB/T 238—2002相比，對線材的公稱直徑上限、圓柱支承半徑做了變更，究其原因，不能有效地判斷鋼絲韌性，容易造成誤判，出錯(cuò)率較高。一些試驗(yàn)表明：對于小直徑的鋼絲所選取的彎曲半徑相對較小，使得反復(fù)彎曲不在同一點(diǎn)進(jìn)行，所以反復(fù)彎曲試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性較差、離散度較大。

4 結(jié)論和建議

影響鋼絲反復(fù)彎曲試驗(yàn)結(jié)果的因素較多，在檢測過程中，要嚴(yán)格按照GB/T 238—2013《金屬材料線材反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作：對于檢驗(yàn)試樣，要盡可能平直，必要時(shí)可進(jìn)行人為矯正，矯正過程不能損壞其表面；試樣與圓柱支座軸線越垂直，越能適應(yīng)目前試驗(yàn)狀態(tài)，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。大量試驗(yàn)結(jié)果表明：在符合國標(biāo)的同時(shí)，隨著張緊力的增加，反復(fù)彎曲次數(shù)均不斷減小，為了保證試驗(yàn)的一致性、可對比性，張緊力應(yīng)接近或等于試驗(yàn)公稱抗拉強(qiáng)度相對力值的2%，撥桿孔應(yīng)選擇孔徑較小的。

表2 GB/T 238—2013與GB/T 238—2002幾種直徑鋼絲彎曲半徑選用

[1]金屬材料 線材 反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法：GB/T 238—2002[S].

[2]金屬材料 線材 反復(fù)彎曲試驗(yàn)方法：GB/T 238—2013[S].

[3]WJJ-6C青山試驗(yàn)機(jī)廠機(jī)動式彎折試驗(yàn)機(jī)使用說明書[Z].

[4]一般用途鋼絲繩：GB/T 20118—2006[S].