起重鋼絲繩的微動疲勞及防護措施_崔影

1、2015年生產(chǎn)工藝技術研究？95？起重鋼絲繩的微動疲勞及防護措施崔影，蔣雪江（無錫通用鋼繩有限公司，江蘇無錫214196）摘要：微動疲勞造成鋼絲繩失效，可視作微動磨損與疲勞的共同作用。提出延緩或削弱微動磨損和腐蝕的發(fā)生，抑制疲勞微裂紋萌生與擴展速率的技術措施對鋼絲繩進行防護。使用錳系或鋅錳系磷化液對鋼絲表面進行處理得到制繩用磷化鋼絲，可同時達到耐磨、減摩和提高耐蝕能力的綜合效果，大幅度延長使用壽命，鋼繩使

2、用過程中的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性同步提高。關鍵詞：鋼絲繩；疲勞壽命；磨損；磷化；耐磨；減摩1鋼絲繩微動疲勞失效分析鋼絲繩是將符合要求的鋼絲、纖維芯按照一定工藝捻制而成的螺旋狀鋼絲束，多數(shù)繩用鋼絲使用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，少數(shù)為不銹鋼絲。鋼絲繩是各類起重機械不可或缺的重要零件，鋼絲繩在服役過程中受到交變應力的作用，通過在卷筒上纏繞或與卷筒摩擦將驅(qū)動力施加給鋼絲繩，并拖動載運的貨物一起運動。在圍繞繩輪做彎曲變形時，鋼絲

3、繩要承受附加彎曲應力的作用，在運動過程中還要承受沖擊載荷的作用。機械在交變載荷下使用，造成某些構(gòu)件接觸面間存在微小幅度的相對滑動，這種微米量級的滑動被稱為微動，交變載荷、微動能促使疲勞裂紋早期萌生擴展，導致構(gòu)件在低于材料疲勞極限，甚至低于彈性極限時失效，這一現(xiàn)象被稱為微動疲勞［1］。參考文獻［1］宋為，張瓊春華秋實四十載乘風破浪謀新篇—紀念全國金屬制品信息網(wǎng)建網(wǎng)40周年［Ｊ］金屬制品2014（6）：6［

4、2］崔影定尺生產(chǎn)熱鍍鋅鋼絲［Ｊ］天津冶金，1999（2）：40－42＿［3］汪凱，王寶玉，宋為新型熱處理電鍍黃銅連續(xù)線開發(fā)［Ｊ］金屬制品，2014（1）：16－21［4］王寬儒，馬國蜜遠程通信在化鍍生產(chǎn)線上的應用［Ｊ］金屬制品，2014（5）：28－30［5］弗里曼ＤＢ磷化與金屬預處理［Ｍ］侯釣達，吳哲，譯？北京：國防工業(yè)出版社，1989：7＿［6〕崔影，蔣雪江磷化鋼絲繩延長使用壽命原理分析［Ｃ］／／全國

5、金屬制品信網(wǎng)紀念全國金屬制品信息網(wǎng)建網(wǎng)40周年暨2014金屬制品行業(yè)技術信息交流會論文集？鄭州：全國金屬制品信網(wǎng)，2014：110－114［7］崔影，蔣雪江鋼絲繩失效過程及延長其使用壽命原理分析［Ｊ］金屬制品2014（6）：13－16［8］高飛，宋寶韞，張新宇，等連續(xù)擠壓包覆技術在鋁包鋼絲生產(chǎn)上的應用［Ｊ］金屬制品，1999（1）：22－25［9］葉輝鋁包鋼絲感應加熱控制模型的研究［Ｄ］大連：大連交通大學，2

6、005：38［10］張穎，高延祥，呂桂清鋼絲封存防銹油的性能價格評定［Ｊ］金屬制品，2004（1）：37－40［11］曹瑞胎圈鋼絲的氣相防銹［Ｊ］金屬制品，2003（2）：11－13［12］劉達對氣相緩蝕劑在金屬防銹包裝中應用的研究［Ｄ］西安：西安理工大學，2009（收稿日期：2015－07－08）作者簡介曹德潤1964年生，天津冶金鋼線鋼纜集團有限公司環(huán)鐘分公司工程師。張金利1963年生，工程師

7、，天津冶金集團物流有限公司總經(jīng)理。2015年生產(chǎn)工藝技術研究？97？對降低鋼絲表面微動磨損采取潤滑以外的措施，潤滑只是降低微動磨損的方法之一，而其他一些技術措施同樣可以達到削弱磨損的目的，如表面處理技術，就可以大幅度提高制繩鋼絲表面的耐磨損能力。摩擦是磨損的前提條件，磨損是摩擦的必然結(jié)果。在鋼絲繩內(nèi)部鋼絲之間微動不可避免的情況下，可以通過潤滑降低鋼絲之間的摩擦力，也可以通過對制繩鋼絲表面處理使其表面更加耐磨，

8、達到抑制、延緩微動磨損損傷的目的。211通過潤滑降低鋼絲之間的摩擦因數(shù)材料的磨損與受到的摩擦力大小呈正比關系，而良好的潤滑可以有效降低鋼絲之間的摩擦因數(shù)，從而降低磨損速率。潤滑是手段，抑制、延緩微動磨損的發(fā)生是目的。鋼絲繩行業(yè)普遍采用的方法是在制繩鋼絲及麻芯表面涂敷潤滑脂，為保證潤滑效果，涂敷的均勻性至關重要，擒股合攏點前噴涂的方法是最科學合理的。同時對潤滑脂進行篩選，根據(jù)鋼絲繩的使用條件，選擇粘度、滴點適

9、宜、抗微動磨損效果良好且能夠保證鋼絲繩具有最長使用壽命的潤滑脂品種。212通過表面處理技術使制繩鋼絲表面更加耐磨徽動磨損速率與材料表面性能相關，表面處理技術能夠提高材料抗微動磨損能力，常用方法有：化學熱處理、干膜潤滑涂層、表面機械強化、表面熱處理、電化學處理、離子注入技術及離子鍍膜、熱噴涂、化學氣相沉積和物理氣相沉積等［7］。采用表面改性技術獲得的表面改性層，分為軟質(zhì)潤滑性減摩涂層和硬質(zhì)保護性抗磨涂層，軟質(zhì)潤滑性減

10、摩涂層通過潤滑作用降低摩擦因數(shù)，改善微動時的滑動條件，有效提高材料的抗微動損傷能力，而硬質(zhì)保護性抗磨涂層則是通過提高微動接觸表面的硬度、屈服強度，即提高摩擦面的耐磨性來改善抗微動損傷能力？，由于鋼絲繩使用過程中要承受彎曲變形，所以軟質(zhì)潤滑性減摩涂層適用于鋼絲繩，而硬質(zhì)保護性抗磨涂層則不適用。磷化涂層鋼絲繩專利技術，即使用錳系或鋅錳系磷化液對鋼絲表面進行處理得到制繩用磷化鋼絲，磷化膜面質(zhì)量控制在15－30ｇ／ｍ2為佳

11、，重膜磷化可以提高鋼絲的耐蝕能力，檢股時在磷化鋼絲表面噴涂潤滑脂，可以同時達到使鋼絲表面更加耐磨、減小鋼絲間摩擦力和提高鋼絲耐蝕能力的綜合效果？，從而大幅度延長鋼絲繩使用壽命。由于鋼絲力學性能磷化前后基本無變化，磷化膜的質(zhì)量大于20ｇ／ｍ2時，鋼絲直徑僅略有增加，而且磷化涂層保護的是鋼繩內(nèi)部鋼絲的所有表面，可以按照鋼絲繩現(xiàn)行國家和行業(yè)標準生產(chǎn)并符合標準的各項規(guī)定，鋼絲繩的力學性能如整繩破斷拉力等均沒有任何降低。耐磨

12、磷化技術應用于汽車、軍工、電器、機械等領域運動部件表面處理已經(jīng)一百余年，如齒輪、壓縮機、活塞環(huán)等運動承載件，起到耐磨、減摩和防銹的作用［1］，所以，耐磨減摩磷化對制繩鋼絲表面的保護效果是毋庸置疑的。213將鋼絲進行物理性隔離磨損是相互接觸的物體彼此摩擦的結(jié)果，可以通過物理性隔離的方法避免磨損的產(chǎn)生，如涂塑鋼絲繩，將鋼鋼摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)殇撍苣Σ?，由于塑料的硬度遠遠低于鋼絲，這樣就可以保證鋼絲表面不發(fā)生磨損。一般是對鋼

13、絲繩整體涂塑或?qū)衫K、鋼芯涂塑，由于其保護的僅是鋼絲繩內(nèi)部極少部分鋼絲的表面，因而其抑制微動磨損發(fā)生的效果比較有限，且涂塑層厚度較大，涂塑鋼絲繩的破斷拉力比同直徑同結(jié)構(gòu)鋼絲繩要低許多。同樣道理，涂敷聚氨酯也會遇到上述問題，盡管聚氨酯的耐磨性能良好，但需要一定的厚度才能取得效果，即便是整繩或股繩涂敷，其破斷拉力也會比同直徑同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩大幅度降低，從而極大地降低了此項技術的應用范圍。22減緩疲勞裂紋萌生與擴展速率的技