浅析高强度制绳钢丝捻制损失及改进措施

作者：admin 发布时间：2020-03-23 12:49点击：

本文对1.15mm、1.25mm、1.35mm、1.55mm、2.60mm1960MPa级等高强度钢丝制绳前与制绳后的力学性能进行试验对比，分析了在钢丝绳捻制过程中产生捻制损失的原因，制定有效的改进措施，最大限度地降低钢丝的捻制损失，以提高钢丝绳的整绳破断拉力及捻制质量，为客户提供质量优良的高强度钢丝绳产品。

1捻制损失分析

钢丝绳是由制绳钢丝按照一定的规则捻制而成。捻制后，钢丝由直线状态变成了螺旋线状态，制绳钢丝的力学性能有所削弱。

1.1捻制参数的影响

1.1.1捻距

捻距是钢丝绳一项极其重要的捻制工艺参数。它体现了钢丝绳的扭转变形程度，捻距越小，扭转变形程度就越大，也就是捻制损失越大。从丝捻成绳后，钢丝的总扭转损失值可按式（1）计算。

Lowt+L0/T=（LoT+Lot）/t·T（次/360。）（1）

Lo为试样标距，mm；t为股的捻距，mm；T为绳的捻距，mm。例如，直径为1.50mm的钢丝捻成绳，股的捻距为85mm，绳的捻距为200mm，按钢丝扭转试验要求，试样标距为100d（d为钢丝直径），1.50mm钢丝标距为150mm。由式（1）计算出扭转损失值：（150×200+150×85）

/85×200=2.51（次/360。），根据计算结果可得出，扭转损失值最小为3（次/360。）。

因此，在确定捻距值大小时，要充分考虑钢丝绳的使用条件和用途，合理进行选择。

1.1.2捻角

捻角和捻距是相对应并同时存在的捻制工艺参数，两者之间存在反比关系，即捻距越大，捻角就越小。

1.2捻制工装设备的影响

捻制工装设备的影响主要体现在对钢丝走向的影响。在捻股过程中，钢丝受放线和收线方式的影响，自身也会产生一定幅度的扭转塑性变形。此外，钢丝绳捻制损失与钢丝绳结构、钢丝抗拉强度及其直径等有着密切的关系。

2试验方法

2.1试验钢丝

我们对1.15mm、1.25mm、1.35mm、1.55mm、2.60mm1960MPa级五种不同直径钢丝在同一工艺条件下捻制前后的力学性能进行试验对比。

2.2试验设备

拉力试验机、弯曲试验机、扭转试验机、千分尺（精度0.01mm），同一种钢丝各项试验均在同一设备上进行，以确保误差值最小。

2.3试验要求

按GB/T228.1《金属材料拉伸试验》、GB/T238《金属材料线材反复弯曲试验方法》和GB/T239.1

《金属材料线材单向扭转试验方法》标准要求进行试验。

2.3.1拉伸试验

在常温下，对钢丝进行拉伸试验（精度≤士1%），测定钢丝的最大破断拉力（试验速度30mm/min）。

2.3.2弯曲试验

弯曲试验是在线材反复弯曲试验机上进行（1次/秒）。试样从外观检查合格的钢丝任意部位截取，试样长度均为150-250mm，试验前钢丝应矫直。弯曲试验如图1所示。

2.3.3扭转试验

钢丝的扭转试验是在线材扭转试验机上进行（60转/分）。试样标距长度为100d（d为钢丝的公称直径），但最小标距长度不小于50mm，最大不超过500mm。试样的总长度为标距长度加上两夹头的长度，试验前钢丝应矫直。扭转试验如图2所示。

3试验结果

3.1制绳前钢丝试验

按制绳用圆钢丝标准（YB/T5343-2015）技术要求，对钢丝试样进行强度、扭转和弯曲试验，其中1.55mm及以下钢丝在5kN拉力试验机上进行，2.60mm钢丝在50kN拉力试验机上进行，结果如表1所示。

3.2拆股钢丝试验

制绳后，对拆股钢丝进行强度、扭转和弯曲试验，同一种钢丝各项试验均在同一设备上进行，结果如表2所示。

3.3钢丝捻制前后试验对比分析

由表1、表2试验数据对比可得出制绳前后钢丝强度、扭转、弯曲的对比差值，如表3所示。从表3可以看出，钢丝捻成绳后，强度值、扭转值、弯曲值均呈下降趋势，尤其是抗拉强度值下降较为明显，因受捻制工装设备、钢丝直径及其本身强度均匀性等因素的综合影响，减少值会有所不同。一般情况下，捻制前，钢丝实测强度下限值要在钢丝公称抗拉强度值的基础上至少加50MPa，扭转值、弯曲值比钢丝绳标准要求的最小次数高2次。

4改进措施

1）捻制设备

不管是股绳机还是成绳机，首先必须满足丝（股）的穿线走向自然，不交叉，能自然合成。

2）工艺装备

无论是捻股用到的压线瓦、后变形器，还是合绳中的预变形器、定径辊等工艺装备，其光洁度、尺寸、硬度等都必须确保满足工艺要求。

3）工艺参数

（1）钢丝通条质量的均匀性

钢丝尺寸、表面缺陷、内部质量均匀性及其组织结构化程度等是影响钢丝质量通条均匀性的重要因素，尤其高强度钢丝对此反映更为敏感。故应从原料选择、热处理及拉丝工艺等方面进行优化，提高制绳丝通条质量的稳定性。

（2）捻距（捻角）股的捻距、绳的捻距是影响钢丝绳捻制损失的重要参数，同时也是影响钢丝绳整绳破断拉力的关键因素之一，在进行工艺设计时，应予以充分考虑。

（3）其他方面

根据不同的钢丝绳标准，在选用制绳丝时，要充分考虑捻制损失值。必要时，还应对钢丝做延伸或剪切等试验。