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鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)方法

文檔作者：王莉文檔來源：天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月08日
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鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)方法
王莉
（天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司，天津301616）
[摘要] 為滿足鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)要求，對立式拉力試驗(yàn)機(jī)夾持裝置進(jìn)行改進(jìn)，并對試樣澆注環(huán)節(jié)控制，完成了
8~40mm重要用途鋼絲繩直接夾持法和澆鑄法的整繩破斷試驗(yàn)，使鋼絲繩多股乃至全部股數(shù)破斷，提高了試驗(yàn)成功
率，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，值得推廣。
[關(guān)鍵詞]!!!鋼絲繩；破斷；拉伸試驗(yàn)；夾持裝置
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收稿日期：2015-10-13 修回日期：2015-11-02
作者簡介：王莉（1971—），女，本科，高級工程師，主要從事產(chǎn)品檢測
和質(zhì)量管理工作。
1 引言
重要用途鋼絲繩廣泛用于礦井提升、大型吊
裝、船舶等領(lǐng)域，其直徑范圍涉及KL@> CC。標(biāo)準(zhǔn)
/OP"KQ?K—R>>@《重要用途鋼絲繩》規(guī)定產(chǎn)品質(zhì)量
不僅要考慮考核拆股鋼絲的力學(xué)和工藝性能，更應(yīng)
考核鋼絲繩力學(xué)性能和捻制質(zhì)量的實(shí)測鋼絲繩整
體破斷拉力。我公司鋼絲繩產(chǎn)品大多集中在直徑
M> CC 以內(nèi)，公稱抗拉強(qiáng)度最大? Q@> ST$，要求
破斷試驗(yàn)最小試樣有效空間為? R>> CC。標(biāo)準(zhǔn)
/OP"K=UK—R>>@《鋼絲繩破斷拉伸試驗(yàn)方法》指出
鋼絲繩的破斷拉伸試驗(yàn)可在任何一種拉力試驗(yàn)機(jī)
上進(jìn)行，由于臥式拉伸試驗(yàn)機(jī)造價(jià)高，設(shè)備擺放占
用空間大，所以利用我公司VWVXR>>>/ 電液伺服
鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)從拉伸噸位上和有效拉伸空間
上理論可以滿足KLM> CC 整繩破斷試驗(yàn)。
2 試驗(yàn)思路
R:? 試驗(yàn)設(shè)備
選擇公司VWVXR>>>/ 電液伺服鋼絞線拉力
試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)設(shè)備具有速度控制功能，每年檢定，示
值精度一級；試驗(yàn)機(jī)夾頭間距離為? R>> CC，符合
標(biāo)準(zhǔn)要求。
R:R 試驗(yàn)方法的選擇
針對不同結(jié)構(gòu)和直徑的鋼絲繩首先應(yīng)該對試
驗(yàn)過程中夾持方法進(jìn)行選擇。常用方法為：纏繞法
夾持效果好，一般適用于直徑不超過?> CC 鋼絲
繩整繩破斷YRZ；套壓法套管與鋼絲直接接觸，很容易
損傷鋼絲，不能真實(shí)反應(yīng)鋼絲繩的實(shí)際破斷拉力，
試驗(yàn)成功率較低，目前我公司未采用此方法；直接
夾持法：簡單快速的試驗(yàn)方法，適合于?!=P?![P?!
?Q 等結(jié)構(gòu)鋼絲繩；澆鑄法為常用試驗(yàn)方法，適用于
直徑較大的鋼絲繩。
R:= 試樣的制備
對于選擇澆鑄法進(jìn)行鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)的
試樣，應(yīng)進(jìn)行試樣的澆鑄，此環(huán)節(jié)非常重要，加工環(huán)
節(jié)較復(fù)雜，影響因素較多。一旦澆鑄過程控制不好
在試驗(yàn)時(shí)鋼絲會(huì)從澆鑄金屬中脫離或試樣易斷于
澆鑄頭部，造成試驗(yàn)失敗。通過多次試驗(yàn)，確定澆鑄
環(huán)節(jié)的重點(diǎn)步驟為：取樣!捆扎!拆股!清洗!干
燥!澆鑄!冷卻。
60#：?>:=Q@QP&amp;amp;:#88%:?>>@X??>\:R>?@:>R:>R?
"
〈理化檢測〉
"
鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)方法
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X X
2016年第 期期
取樣：長度根據(jù)鋼絲繩的公稱直徑確定，通常
為試樣最小有效長度!夾持長度。
捆扎和拆股：需要距試樣兩端一個(gè)夾持長度
（不小于"#$ %%）處用軟鐵絲（喉箍）分別捆扎牢
固，捆扎寬度不小于"$ %%；試樣兩端拆散呈帚頭
狀，鋼絲不得矯直。
清洗和干燥&amp;amp; 鋼絲繩表面油脂清洗采用堿洗
法。在帶有加熱裝置的金屬水槽中倒入清水，再倒
入氫氧化鈉，制成氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉濃度為
'()"$ *+,，將水槽中氫氧化鈉溶液加熱到-$ !以
上，再將拆股后鋼絲頭置于氫氧化鈉溶液中浸泡
.)( %/0；為了清洗效果中途需攪拌溶液，油脂清洗
完畢后用清水沖洗。沖洗后后如有白色殘留物，不
影響澆鑄效果。用電熱吹風(fēng)機(jī)對清洗后的掃帚端進(jìn)
行加速干燥，直至鋼絲徹底干燥。
澆鑄和冷卻&amp;amp;模具應(yīng)放到鋅鍋旁預(yù)熱')" 1；將
澆鑄模具放到支架上，松開連接螺栓，放入試樣端
頭，兩塊摸具對齊、鎖緊連接螺栓；調(diào)整端頭位置至
居中為止，模具底部用棉紗或布封嚴(yán)；澆鑄時(shí)鋅液
要緩慢倒入，待模具內(nèi)鋅液呈固態(tài)時(shí)再添加，距模
具上端'$ %% 停止加入。澆鑄完畢后冷卻')" 1 可
打開模具。靜置"2 1 后進(jìn)行試驗(yàn)。
3 試驗(yàn)過程
對于我公司最常見的鋼絲繩品種直徑大多集
中在'#)2# %% 范圍內(nèi)，直接夾持法和澆鑄法應(yīng)用
最為廣泛，為了提高試驗(yàn)的成功率，使鋼絲繩整繩
破斷力值更接近于真實(shí)值，我們對試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了
重新設(shè)計(jì)和改造，收到了滿意的試驗(yàn)效果，大大提
高了實(shí)驗(yàn)的成功率。
.3' 直接夾持法試驗(yàn)
對于'".+'"4+'"'- 等結(jié)構(gòu)鋼絲繩通常選用此
方法。麻芯鋼絲繩應(yīng)切掉夾持長度內(nèi)的麻芯并填充
長度、直徑相當(dāng)?shù)腻F形鋼芯進(jìn)行支撐，用清洗劑將
試樣兩端油脂清除，用砂布包裹試樣被夾持的端頭
避免鉗口夾持塊直接和試樣的鋼絲接觸。利用傳統(tǒng)
的電液伺服鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)對鋼絲繩進(jìn)行直接
夾持法整繩破斷試驗(yàn)，往往破斷拉力未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要
求就發(fā)生了鋼絲繩股或絲的斷裂，成功率低。取下
試樣后發(fā)現(xiàn)夾持塊上的齒牙咬傷鋼絲，破斷斷口發(fā)
生在夾持鉗口內(nèi)。分析原因認(rèn)為是拉力試驗(yàn)機(jī)鉗口
兩滑動(dòng)襯塊間合角角度大于.$#偏大，同時(shí)夾持塊
的長度往往小于.$$ %% 并對鋼絲繩夾持長度最
多只為' 個(gè)捻距長度，夾持摩擦力小造成的。因此
需要對試驗(yàn)機(jī)的楔形夾持裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改
造：加長了夾持鉗口、滑動(dòng)襯塊和加持塊的長度到
2$$ %% 使夾持長度盡量達(dá)" 個(gè)捻距，減小鉗口兩
滑動(dòng)襯塊間合角為原來的'+" ，保證夾塊對試樣有
足夠夾持力，使鋼絲繩各股全部能夠被夾持塊夾
住，同時(shí)增加夾持塊齒牙密度，減小齒牙之間的距
離增加鋼絲繩與夾持塊接觸面積，提高摩擦力，改
善接觸應(yīng)力分布，且各股所受的夾持力能均勻分
布，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鋼絲繩在破斷試驗(yàn)時(shí)多股破斷，
大大提高了直接夾持法的試驗(yàn)成功率，被廣泛應(yīng)用
于日常試驗(yàn)5.6。
.3" 利用立式拉力試驗(yàn)機(jī)的澆鑄法試驗(yàn)
此方法應(yīng)用廣泛，通過對7879"$$$: 電液伺
服鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)夾持裝置進(jìn)行改進(jìn)和按"3.
要求對試樣進(jìn)行澆鑄實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的整繩破斷試
驗(yàn)且使鋼絲繩多股乃至全部股數(shù)破斷。
（'）立式電液伺服鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)夾持裝置
結(jié)構(gòu)的限制及其夾持鉗口尺寸小、試樣夾持長度短
等缺點(diǎn)不能滿足繩徑粗及芯絲結(jié)構(gòu)特殊的鋼絲繩
的整繩破斷試驗(yàn)，同時(shí)立式拉伸試驗(yàn)機(jī)的機(jī)座及鉗
口的設(shè)計(jì)無法滿足澆鑄后鋼絲繩試樣夾持。為此對
立式材料試驗(yàn)機(jī)夾持裝置進(jìn)行改進(jìn)。
改進(jìn)后夾持裝置通過兩個(gè)夾持塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
能夠滿足大直徑鋼絲繩澆鑄后試樣安裝的需要，并
且使得夾持試樣時(shí)，機(jī)座鉗口的張開尺寸在較小的
范圍內(nèi)就可安裝試樣，克服了立式拉伸試驗(yàn)機(jī)鉗口
尺寸小的缺點(diǎn)，又便于直觀地調(diào)整澆鑄試樣的位
置，能夠快速裝卸試驗(yàn)樣品，使得立式拉伸試驗(yàn)機(jī)
能夠進(jìn)行大規(guī)格鋼絲繩的破斷試驗(yàn)。
改進(jìn)后夾持裝置在兩個(gè)夾持塊內(nèi)側(cè)設(shè)置有由兩
個(gè)凹槽組合的圓柱形通孔結(jié)構(gòu)，且該通孔的直徑大
于鋼絲繩直徑，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面避免了加持澆鑄
試樣后鋼絲與夾持塊的直接接觸，避免由于直接接
觸的摩擦對試驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果更可靠，見圖'。
另一方面增加了夾持塊固定端的高度使之達(dá)到2$$
%% 以上，增加了鋼絲繩與澆鑄體的接觸面積，同時(shí)
鋼絲繩的各股在繩中均成螺旋狀，鋼絲繩拆股夾持
后，鋼絲澆鑄體內(nèi)受力均勻，減少澆鑄前后應(yīng)力集
中，避免試驗(yàn)中動(dòng)力端部鋼絲抽出現(xiàn)象發(fā)生。
$
〈理化檢測〉
$
!"
9 9
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圖1 鋼絲繩破斷試驗(yàn)的夾持裝置圖
（!）試樣的安裝
改造后立式材料拉伸試驗(yàn)機(jī)完成鋼絲繩破斷
試驗(yàn)的夾持裝置示意圖見圖" 和圖!。使用前，為
了便于安裝，先將把手通過螺栓與夾持塊! 和# 的
螺栓孔"" 連接。將背面能夠抱住較多試樣澆注部
夾持塊# 作為固定夾持塊放入楔形鉗口內(nèi)的保護(hù)
板"$ 上，并通過連接板"% 和固定螺栓"&amp;amp; 與保護(hù)
板連接，再通過外擋板"! 和緊固螺栓"# 與楔形鉗
口" 一側(cè)固定。把試樣一端的澆鑄部臥進(jìn)夾持塊#
的凹槽' 內(nèi)，之后將夾持塊! 的凹槽( 對準(zhǔn)試樣的
澆鑄部與持塊# 對接，并使鋼絲繩試樣&amp;amp; 穿過由凹
槽) 和凹槽"* 組合后為圓柱形的通孔$。按動(dòng)試
驗(yàn)設(shè)備上夾緊按鈕，夾持塊合并，完成澆鑄試樣的
一端夾持。試樣的另一端采用上述相同的方法安
裝。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)升降按鈕，按試樣長度調(diào)節(jié)上下夾
持部分的距離，完成下夾持鉗口對澆鑄試樣的夾
持。之后，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行破斷試驗(yàn)，見圖!+圖(。
（#）試驗(yàn)方法的推廣
以上試驗(yàn)以! *** ,- 鋼絞線拉力試驗(yàn)機(jī)為例
適用于直徑!*+(* .. 的鋼絲繩試驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)指出的
"
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"% "$
"&amp;amp;
（/）示意圖
(
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"*
"(
"'
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（0）俯視圖
（a）俯視圖
（b）正視圖
圖2 加持塊的實(shí)物圖
圖3 澆鑄試樣夾持完成圖
"1楔形鉗口；!1夾持塊；#1夾持塊；(1凹槽；'1凹槽；$ 通
孔；%1試樣澆鑄端；&amp;amp;1鋼絲繩試樣；)1凹槽；"*1凹槽；""1
螺栓孔；"! 外擋板；"#1緊固螺栓；"( 內(nèi)對接口；"' 外
對接口；"$1保護(hù)板；"%1緊固板；"&amp;amp;1固定螺栓
!
〈理化檢測〉
!
鋼絲繩整繩破斷試驗(yàn)方法
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