钢丝绳钢芯早期断裂失效分析

用户在使用搁置3 a的钢芯钢丝绳时,由于钢芯首先断裂,导致用后不久发生断股事故。经检验,钢芯的断裂为疲劳断裂,疲劳断裂的原因是由于钢丝绳生产工艺控制不严以及服役过程中受到弯曲振动载荷,使芯丝表面磨损和硬化,并在磨损面上出现纵横向裂纹和蚀坑,成为疲劳源,裂纹扩展导致芯丝过载断裂,直至钢芯断裂,从而导致绳股破断。钢丝绳因其钢芯过早断裂而报废,与钢丝绳芯丝抗拉强度波动、表面缺陷以及钢芯疲劳寿命与其钢丝绳疲劳寿命匹配较差有关。     

架空索道钢丝绳断裂原因分析

某水泥厂运送矿石架空索道采用的 34.5NAT6× 7+FC15 2 0重要ZZ钢丝绳 ,负载运行 36 8天后 ,在其正绳部位发生整绳破断。检验分析表明 ,钢丝绳的断裂属性为疲劳断裂 ,疲劳断裂原因是由于钢丝绳在运行过程中受到严重摩擦和弯曲振动载荷 ,使其表面磨损和硬化 ,并在磨损面出现剥落坑和小裂纹 ,成为疲劳源 ,最终导致疲劳断裂     

港口用钢丝绳断裂失效分析

对6×19W+FC—28.5港口用钢丝绳失效原因进行分析,通过拆股检测,发现相邻股的相互挤压相当严重,在股相互接触的钢丝表面上出现严重的双坑状压痕。对钢丝断口形貌及钢丝组织进行电子金相扫描观察,并对影响钢丝绳失效的因素进行剖析,结果表明:较深的双坑状压痕对钢丝表面裂纹的萌生和早期疲劳断裂影响极大,钢丝在弯曲疲劳应力反复作用下,其表面多处萌生裂纹,逐渐形成多疲劳源,然后向内扩展,直至过载断裂。钢丝绳出现早期疲劳断丝而报废与其显微组织不均匀性和强度塑性匹配较差有关。     

钢丝绳在工作过程中的应力分析

目前钢丝绳计算习惯上都是根据拉力的大小进行的。指出钢丝绳在工作过程中经受的是复杂的应力状态,除拉力载荷外,还经受扭转、弯曲、接触应力以及动应力;为了弥补钢丝绳计算方法的缺陷,需要对上述各种应力进行分析,找出应力的大小与钢丝绳的结构及外部参数之间的关系,以正确选择与合理使用钢丝绳。     

绳芯工艺对钢丝绳弯曲疲劳性能影响

为研究压实与涂塑工艺对钢丝绳弯曲疲劳性能的影响,采用3种不同绳芯工艺的钢丝绳进行了弯曲疲劳试验.结果表明,压实与涂塑工艺以不同的方式抑制磨损,提高疲劳寿命,且低载荷下,压实工艺破断拉力表现较好;在高载荷下,涂塑工艺通过限制微动磨损,有效减少了断丝数,钢丝绳疲劳寿命表现较好.     

6×19S—29钢丝绳疲劳断裂分析

IPS级和EIPS级两种钢丝绳弯曲疲劳寿命相似 ,仅是前者略高于后者 0 .4× 10 4 次 ;二者疲劳断口有差异 ,前者光滑细腻 ,无二次裂纹 ;后者疲劳源附近断口粗糙 ,并具有近似弧形二次裂纹。两种钢丝绳弯曲疲劳后钢丝(IPS ,EIPS级 )在较高应力 ( 891.6MPa)作用下 ,前者疲劳寿命为后者疲劳寿命的 3 4 %;在较低疲劳应力 ( <4 0 9.6MPa)作用下 ,二者疲劳寿命相似 ,由此推断新型钢丝绳 (EIPS级 )在较高应力作用下更能发挥其高强、高韧的优越性。     

转向架轴箱弹簧断裂失效分析

为分析某车转向架轴箱弹簧服役过程中出现的断裂失效,应用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱分析仪等,对断裂件的组织形貌进行宏观和微观检查,并对硬度、化学成分等进行分析。结果表明:由于弹簧表面严重脱碳,局部存在挤压和磨损,以及有不连续的表面缺陷,产生疲劳裂纹,造成了局部应力集中;在交变载荷作用下局部应力集中处成为疲劳源,产生疲劳裂纹并不断扩展直至最终失稳疲劳断裂。     

影响钢丝绳弯曲疲劳试验因素的分析

对弯曲疲劳机的选择、弯曲滑轮、试样弯曲频率、包角、张力等影响钢丝绳弯曲疲劳试验结论的重要因素进行分析,根据质检中心日常试验过程中对钢丝绳弯曲疲劳试验方式的总结,建议用户进行钢丝绳弯曲疲劳试验时应模拟钢丝绳使用现场的情况。     

同向捻捻法特点及对钢丝绳性能影响分析

分析同向捻钢丝绳所述特点背后原因,拓展同向捻捻法对钢丝绳其他性能影响研究,并就钢丝绳报废标准因捻法不同而允许最多断丝数存在显著差异进行研究。同向捻钢丝绳耐磨损基于股中可视钢丝与匹配滑轮(卷筒)有较大的接触面积。柔软性好基于股中钢丝与绳芯接触面积小,以及组绳同层股与股间钢丝接触面积小。疲劳性能优基于:(1)钢丝捻制变形过程性能损失小;(2)耐磨损延缓了承载钢丝截面减小速度、钢丝表面裂纹产生速度及裂纹后续扩展速度;(3)柔软性好使绳内钢丝弯曲应力小;(4)改善外层股数相对较少的2层股钢丝绳抗旋转性。结构不稳定基于钢丝绳受垂直钢丝绳轴线挤压载荷时分开趋势更强。具有较大反拨力基于丝在股中、股在绳中具有相同松捻趋势和股具有较大的加捻应力。捻法对抗旋转性影响基于:(1)单层股钢丝绳只有交互捻才具有抗旋转性;(2)层绳捻法影响各自股所在层绳旋转力矩。同向捻和混合捻钢丝绳折返后因为钢丝绳间钢丝严重交叉而不适合加工套管固接折返式索具。标准规定同向捻钢丝绳报废最多可见断丝数少于交互捻因为股间钢丝可视长度大,最多可见断丝数仅是交互捻时之半乃基于1个捻距内单根钢丝出现可视部位频数仅为交互捻时之半。     

飞机结构强度疲劳试验加速技术研究

在进行飞机结构强度疲劳研究与试验过程中,为缩短研制周期,加快试验进程,根据疲劳损伤理论,推导得到与原载荷谱具有相同损伤的当量化载荷谱和放大应力载荷谱。试验时根据试验件结构与载荷特点,将疲劳载荷谱中加载次数较多、载荷值较小的载荷情况进行等损伤计算,折算为当量化载荷加载次数,应用当量化载荷谱代替原疲劳载荷谱进行疲劳试验加载,并通过放大载荷进一步加速试验进程。试验结果表明通过选择合适的当量化载荷和进行适当的载荷放大可以获得可靠的疲劳试验结果,该疲劳试验加速方法可应用于类似疲劳结构试验中。     

钢丝绳预变形器结构设计

钢丝绳制造过程中,通过预变形器来提高钢丝绳的不松散性能。介绍几种常用的钢丝绳预变形器结构设计,分线盘式预变形器每个分线盘中穿丝孔数必须与钢丝数相等;锥形预变形器通过3块可以旋转的锥形板固定在捻股机分线盘上;三段可调式锥型预变形器股绳压弯变形量大小通过蜗杆和蜗轮装置进行调整;立式预变形器股绳的变形压弯量是靠拧动螺丝把滑轮调整到需要的位置,以达到所要求的压弯量。以8×19S—10钢丝绳为例对三段可调式锥型预变形器进行参数计算。合理选择预变形器能够消除或减少钢丝绳股的应力,提高钢丝绳股不松散性能。     

细小规格钢丝绳结构伸长研究

残余拉拔应力和捻制应力是钢丝绳在生产捻制过程产生结构伸长的主要原因。制绳钢丝的残余拉拔应力主要有残余拉应力、残余弯曲应力和残余扭转应力。钢丝绳股绳捻制过程中的捻制应力主要有扭转应力、弯曲应力和拉伸应力。以7×3—0.90结构细小钢丝绳为研究对象,将制绳钢丝的直径公差控制在±0.005 mm,中心股的3根钢丝适当加粗为0.16 mm,各股的股间间隙保证在0.01 mm,中心股丝径加粗,破断拉力上升,结构伸长下降。钢丝绳的股捻距一定,随着成品绳捻距的增大,钢丝绳破断拉力上升,结构伸长率下降。当钢丝绳成品捻距一定时,随着股捻距的增大,钢丝绳破断拉力上升,结构伸长率下降。     

密封钢丝绳生产工艺探索

介绍密封钢丝绳生产工艺中异型钢丝的生产和异型钢丝层的捻制。给出生产过程控制要点:(1)合理设计异型钢丝断面结构是保障异型钢丝和密封钢丝绳生产的关键。(2)通过全模拉生产方式,可以得到性能稳定、断面尺寸精确的异型钢丝。(3)在拉拔过程中,拉丝模定位、水冷、润滑、拉拔速度是保障异型钢丝优异性能的关键,需保证各道次出线温度在120℃以内。(4)在捻制异型钢丝层时保证异型钢丝出线方向正确;成绳机工字轮筐篮100%翻身,并加强后变形程度,消除捻制应力。该工艺生产的60U-WSC(1×19)+33Z+31Z+24Z密封钢丝绳抗拉强度为1 600 MPa,其余各项指标均达到YB/T 5295—2010的要求。     

钢丝绳捻制断裂失效分析

根据制绳钢丝在捻制过程中的受力状态,采用扫描电镜和金相检测技术,对断口形貌的微观特征和裂纹分布形式进行分析,总结钢丝绳捻制断裂失效原因。斜楔状断口的断裂面与钢丝轴线的夹角很小,部分断口根部存在与轴线成45°的横向裂纹;阶梯状断口的断裂面为多个与钢丝轴向平行的阶梯状小平面;而混合状断口的断裂面中不同区域分别具有斜楔状和阶梯状断口的形貌特征。对断裂样品的纵向组织进行金相检测,分析不同形式断口裂纹的形态和走向。结果表明,制绳钢丝在捻制过程中发生断裂的原因是在扭转载荷、弯曲载荷或其组合形式作用下,钢丝表面产生横向裂纹,并随着裂纹扩展导致断裂。     

索道钢丝绳外层丝白亮腐蚀层形成及分析

采用SEM、X射线衍射(XRD)和显微硬度计研究和分析索道钢丝绳外层断丝表面白亮腐蚀层的硬度、结构和形成原因,白亮腐蚀层内的显微硬度最高达882 HV,结果表明:表层区域内的纳米索氏体-马氏体的形成是由于钢丝绳外层丝在承受弯曲交变载荷和摩擦力过程中严重塑性变形和冷加工诱发相变而导致的,这也是造成基体加工硬化区与纳米索氏体-马氏体区之间存在显微硬度差异的原因。     

隧道斜井施工用钢丝绳断裂事故分析

某单位隧道斜井出碴采用的6×19+FC-24.5mm1550MPa左交互捻钢丝绳,负载运行274d后,钢丝绳发生整绳破断。分析表明钢丝绳为疲劳断裂,断裂原因是钢丝绳的直径选择不当,受力状态严重恶化造成的。选择足够安全系数的钢丝绳、加强钢丝绳维护检查和钢丝绳疲劳程度的监测,是安全运行的重要保证。     

港口装卸用钢丝绳的设计与使用

非金属夹杂物的大小、形态和分布状况对钢丝和钢丝绳的疲劳寿命影响很大,提出提高钢丝绳使用寿命的有效措施。港口装卸用钢丝绳具有特殊工作状况:冲击载荷大;承受的应力幅很大;钢丝绳的上下层之间受到非常大的侧向和正向挤压力作用。针对这些情况,港口装卸用钢丝绳结构一般应选择:外层股为6股或8股的钢丝绳;压实股钢丝绳;金属绳芯钢丝绳。在结构设计中应充分考虑钢丝绳股中钢丝之间的间隙、股与股之间的间隙,以及股中心钢丝、钢丝绳芯直径的加大量。在选择和使用港口装卸用钢丝绳时,应按卷筒的大小选择钢丝绳直径,按钢丝绳在卷筒上缠绕方向决定钢丝绳的捻向,并注意钢丝绳所能承受的载荷。     

润滑对钢丝绳使用寿命的影响机制

润滑状况对钢丝绳使用寿命有重要影响,对钢丝绳进行系统维护润滑,使之经常处于良好的润滑状态,其使用寿命可延长2～3倍。介绍润滑对钢丝绳使用寿命的影响机制并对其进行分析,润滑不良导致钢丝绳内部钢丝间摩擦因数增大,使钢丝微动磨损速率加快,润滑失效同时导致钢丝被腐蚀速率加快,磨损与腐蚀均造成该处钢丝横截面积减小,钢丝绳受到轴向力作用在磨损处产生应力集中,从而引起在磨损损伤处萌生疲劳微裂纹,显著降低钢丝绳使用寿命。微动疲劳与腐蚀疲劳是钢丝绳失效的主要原因。针对钢丝绳内部钢丝表面磨损采取的各类润滑措施,是延长钢丝绳使用寿命的新途径。