摘 要:反復彎曲試驗次數是反映鋼絲韌性的重要指標之一,現有反復彎曲試驗機存在夾具多 且在試驗過程中夾具容易對鋼絲表面產生損傷的問題,因此對反復彎曲試驗的夾具進行了改進. 結果表明:改進后的新夾具解決了舊夾具在反復彎曲試驗過程中易對鋼絲表面產生損傷的問題,減 少了夾具的總數量,提高了夾具的使用效率.
關鍵詞:反復彎曲試驗;夾具;反復彎曲次數;鋼絲
中圖分類號:TG７０５ 文獻標志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０２０)０２Ｇ００２８Ｇ０３
鋼絲的反復彎曲次數是反映鋼絲韌性的重要指 標之一,其試驗方法是將鋼絲夾持在一定半徑的圓 弧鉗口中,對鋼絲施加一定的張力,進行１８０°的反 復彎曲,試驗裝置如圖１所示.
在試驗中,對鋼絲反復彎曲次數有著決定性影 響的是試驗方法和試驗條件,如彎曲半徑、彎曲速 率、夾持方法、張緊力、彎曲角度等都會不同程度地 影響鋼絲的反復彎曲次數[１].在日常的鋼絲彎曲試 驗過程中,某些鋼絲的反復彎曲次數極限值相差較 大,個別鋼絲繩拆股后的反復彎曲次數遠大于質量 證明書上的要求值,而有的鋼絲繩拆股后的反復彎 曲次數遠小于質量證明書上的要求值.
１ 試驗室現有反復彎曲裝置情況分析
某試驗室現有試驗設備為濟南盛良機械設備有限公司生產的JWJＧ１０型機動式彎折試驗機,試驗 時當試樣彎曲斷裂后,電機自動停止.該試驗機符 合 GB/T２３８－２０１３«金屬材料 線材 反復彎曲試驗 方法»的要求.
GB/T２３８－２０１３中對于試驗設備只提出了基 本尺寸的要求,理論上該JWJＧ１０型試驗機及現有 夾具的尺寸參數均滿足 GB/T２３８－２０１３的要求. 但在鋼絲的反復彎曲過程中,當鋼絲彎曲單側９０° 方向時,部分鋼絲(帶肋鋼絲、直徑處于規定范圍臨 界點的鋼絲)可能會受到夾具邊緣的損傷導致鋼絲 過早斷裂,影響試驗結果.
現有夾具共有１０套,在使用過程中,根據不同 鋼絲的規格,需要不斷更換夾具,操作不便,部分舊 夾具如圖２所示.
２ 對現有裝置的改進
針對上述問題,將兩種相近規格的夾具集成設計 在一起,試驗時只需將相近規格的鋼絲按照順序排 好,更換夾具時無需多次挑選,只需要變換方向即可, 增加了操作的便利性,改進后的夾具如圖３所示.
３ 試驗結果
對比 依據 GB/T２３８－２０１３,選取直徑分別為１．５, ２．０mm 的一般用途鋼絲進行反復彎曲試驗,對相 同直徑的鋼絲在新、舊夾具上施加相同的張緊力進 行試驗.
３．１ 反復彎曲試驗結果
試驗結果如圖４和圖５所示,可見鋼絲在新夾具和舊夾具的夾持下,其反復彎曲試驗的結果并沒 有較大偏離,使用新夾具的反復彎曲次數略高于使 用舊夾具的.
在鋼絲的反復彎曲試驗過程中,影響試驗結果的 因素是多方面的.在設備方面,裝置是否符合要求、 試樣軸線是否與夾具軸線垂直等對試驗結果的影響 較大;在操作過程中,試樣夾持不緊對試驗結果也有 較大影響;在試驗過程中,試樣應盡可能平直,可進行 人為矯正,矯正過程不能損壞鋼絲表面[２Ｇ５].一些試 驗表明[６Ｇ９],直徑較小的鋼絲所選取的試驗彎曲半徑 相對較小,使得反復彎曲有可能不在同一點上進行, 也易導致反復彎曲試驗結果的離散大,重復性較差.
３．２ 斷口分析
鋼絲在舊夾具夾持下進行反 復彎曲試驗后的斷口微觀形貌,圖７為?２．０mm 鋼 絲在新夾具夾持下進行反復彎曲試驗后的斷口微觀形貌.可見在反復彎曲試驗后,無論是使用新夾具 還是舊夾具進行試驗的鋼絲斷口上都有多個位于相 應位置的裂紋源,新、舊夾具夾持下鋼絲的反復彎曲 斷口均可見裂紋源區、裂紋擴展區和瞬斷區,二者斷 口形貌無明顯差別.
４ 結論
新夾具夾持下的鋼絲反復彎曲試驗結果與舊夾 具夾持下的鋼絲反復彎曲試驗結果一致.改進后的 新夾具解決了舊夾具在反復彎曲試驗過程中易對鋼 絲表面產生損傷的問題,減少了夾具的總數量,提高了夾具的使用效率.
參考文獻:
[１] 李旭．金屬線材反復彎曲試驗機參數的測定[J]．金屬 制品,１９９２,１８(６):２９Ｇ３１．
[２] 曾正明．機械材料工程手冊[M]．北京:機械工業出版 社．２０１３．
[３] 黃明志,石德珂,金志浩．金屬力學性能[M]．西安:西 安交通大學出版社,１９８６．
[４] 邱康勇,吳繼權．某電梯鋼絲繩斷裂失效分析[J]．理 化檢驗(物理分冊),２０１７,５３(５):３７５Ｇ３７７．
[５] 吳偉．鋼絲繩整繩破斷拉力試驗新舊國家標準的對 比分析[J]．理化檢驗(物理分冊),２０１６,５２(９):６１７Ｇ ６４１．
[６] 陳洪玉,張鶴,徐文娟．礦井提升鋼絲繩磨損原因的 分析[J]．表面技術,２００９,３８(２):８５Ｇ８７．
[７] 吳澎,陳建豪．鋼絲反復彎曲試驗機張緊力指示裝置 的改造和 試 驗 [J]．理 化 檢 驗 (物 理 分 冊),２０１４,５０ (１０):７４８Ｇ７５１．
[８] 顏惠珍,李世德．港口集裝箱用鋼絲繩的使用現狀與 生產研究[J]．金屬制品,２００６,３２(４):８Ｇ１１．
[９] 劉錫貝,李學軍,傅志強,等．一種鋼絲調直裝置的應 用[J]．中國測試,２０１６,４２(２):６８Ｇ７２．