鋼絲繩繩絲矯直器在制品檢測領域的應用研究

何光成，王立明

（貴州鋼繩股份有限公司 檢測中心，遵義 563000）

0 引言

在國內鋼絲繩產(chǎn)品標準或驗收技術條件中，均要對鋼絲繩進行拆單股檢驗，特別是煤礦用鋼絲繩驗收技術條件中，更規(guī)定必須要檢驗鋼絲繩繩絲樣品總數(shù)的50%，而國內鋼絲繩年使用量在250萬噸左右，而這些鋼絲繩均要經(jīng)過生產(chǎn)廠家或中介檢測機構進行檢測。而在鋼絲繩生產(chǎn)和中介檢測實驗室中，在鋼絲繩繩絲試驗前，必須對鋼絲繩繩絲矯直后才能進行試驗，因為鋼絲繩繩絲破開后成螺旋狀，不能直接進行試驗，必須矯直才能滿足相關產(chǎn)品及試驗標準要求。目前，國內上千家鋼絲繩生產(chǎn)廠家及檢測機構，對鋼絲繩繩絲的矯直，均采用傳統(tǒng)的矯直方式，即人工用銅棒和木錘進行矯直，操作工人的勞動強度大，勞動效率低，試驗成本高。而采用鋼絲繩專用矯直器系統(tǒng)進行批量鋼絲繩絲矯直，不但降低了操作者的勞動強度，提高了勞動效率，還減少了試驗成本。

1 鋼絲繩繩絲矯直工藝流程

樣品檢測部門將鋼絲繩樣品送到制樣間后，將樣品按照相關產(chǎn)品標準和試驗方法標準在切樣機上切成規(guī)定要求長度的繩樣，并將繩樣在散絲器內將其按照鋼絲繩捻向反向散開，然后將散開后成螺旋狀的鋼絲繩繩絲，采用液壓控制夾持的方式，裝入鋼繩絲矯直器內壓緊，采用數(shù)顯載荷傳感器，控制鋼絲繩繩絲壓緊力力值的大小，采用變速箱、鏈條和電動機按一定拉拔力進行鋼絲繩繩絲拉拔矯直，然后對樣品進行清洗、分類，其流程圖如圖1所示。

圖1 鋼絲繩繩絲矯直流程圖

2 實施過程

2.1 樣品剪切和松散

在鋼絲繩繩絲樣品制作過程中，樣品檢測部門收到樣品后，在專用的鋼絲繩剪切機上將樣品剪切成產(chǎn)品標準和試驗方法標準要求的長度,用手工或專用鋼絲繩散絲器將鋼絲繩繩絲反捻向松散開,由于鋼絲繩是把若干根鋼絲（光面絲、有鍍層的鋼絲或不同幾何形狀的鋼絲）按一定的規(guī)則和要求，采用機械設備捻制而成的產(chǎn)品，鋼絲繩一般由一股或多個繩股捻合面成，而在鋼絲繩（或繩股）捻制過程中，由于股（或絲）是按一定方向螺旋纏繞在中心絲（或中心股）上的，則絲或股的中心線與繩（股）的中心股（絲）存在一個夾角（即捻角[1]），則反向松散開后的制繩鋼絲呈現(xiàn)螺旋彎曲狀。鋼絲繩結構材料示意圖如圖2所示。

2.2 樣品矯直

1）在傳統(tǒng)操作過程中，是將松散后呈螺旋彎曲狀的鋼絲人工用手矯直或用銅棒和木錘進行矯直, 操作工人勞動強度大，而且費時，勞動效率低。而本研究方法采用數(shù)顯載荷傳感器控制的專用鋼絲繩繩絲矯直器，適用于鋼絲繩繩絲直徑Φ0.8mm-Φ5.0mm，鋼繩絲壓緊力0-50kN范圍內的繩絲矯直。其步驟是：在操作控制箱按下電源按鈕接通電源；打開行走小車上的繩絲壓緊裝置；打開鋼絲夾持器裝配上的繩絲夾持器，將1-9根鋼繩絲擺放在U形銅質矯直槽內，利用鋼絲夾持器把繩絲夾緊，關好安全防護擋板；通過傳感器力值顯示儀表上的力值施加力；按下壓緊按鈕，再按下拉拔按鈕，行走小車拖動繩絲進行拉拔，將繩絲矯直，然后按下返回按鈕，行走小車返回；按下電源停止按鈕，松開鋼繩絲夾持器，取下鋼絲，一次鋼繩絲矯直完畢。鋼絲繩繩絲矯直器示意圖如圖3所示。

2）在繩絲樣品矯直過程中，一是U形夾持槽采用銅質材料，即保證樣品的有效夾持和耐磨性，又因硬度小于繩絲表面硬度而不損傷繩絲樣品；二是采用三到四組U形銅質矯直板組合矯直效果較好；三是根據(jù)繩絲直徑的大小對應施加壓緊力（具體加載壓緊力見表1），在對繩絲樣品施加壓力后，其拉拔力P[2]必須小于鋼絲繩繩絲的屈服極限Re,即P〈Re，才能確保繩絲樣品在拉拔矯直過程中不對其機械性能產(chǎn)生影響。鋼繩絲拉拔受力示意圖如圖4所示。

圖2 鋼絲繩結構材料示意圖

圖3 鋼絲繩繩絲矯直器示意圖

圖4 鋼繩絲拉拔受力示意圖

鋼絲繩繩絲所受拉拔力P可用下面公式計算：

式中：P—拉拔力；F1—反向摩擦力；F—鋼絲繩繩絲所受正壓力[3]；f′—鋼與銅動摩擦系數(shù)[4]

以施加5500牛頓壓緊力一次拉拔7根強度1670MPa直徑Φ0.8毫米鋼絲繩繩絲為例計算其受力狀態(tài)：

我中心在通過對各種直徑各種強度鋼絲繩繩絲受力情況計算的基礎上，結合實際操作經(jīng)驗，列出矯直器推薦壓力施加表見表1。

表1 矯直器推薦壓力施加表

2.3 樣品清洗分類

將矯直器矯直后的鋼繩絲在柴油中震蕩清洗掉表面的油脂后，按鋼繩結構和繩絲直徑規(guī)格分類放好，懸掛上識別標識，送入下道工序進行相應指標檢測。

3 實施效果

將鋼絲繩繩絲直徑為1.0 mm、1.7 mm、3.2 mm的3種18組共2268個樣本在貴州鋼繩股份公司檢測中心試驗室對抗拉強度、扭轉、彎曲進行試驗，其中人工矯直樣品和矯直器矯直樣品所有試驗條件完全一致，并分別滿足GB/T 228—2010《金屬材料 拉伸試驗 室溫試驗方法》[5]、GB/T 228—2002《金屬材料 線材反復彎曲試驗方法》[6]、GB/T 239—1999《金屬線材扭轉試驗方法》[7]試驗方法標準和MT716—2005《煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件》[8]產(chǎn)品標準的要求，其中人工矯直與矯直器矯直其關試驗數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，人工矯直鋼絲試驗數(shù)據(jù)與矯直器矯直鋼絲試驗數(shù)據(jù)相對比，其抗拉強度、扭轉值、彎曲值的平均值差距較小，且試驗標準偏差[9]和變異系數(shù)也非常接近，說明兩種矯直方式均能滿足鋼絲繩繩絲矯直的要求。

表2 人工矯直與矯直器矯直樣品試驗結果對比

4 結論

鋼絲繩繩絲矯直器在貴州鋼繩股份有限公司檢測中心通過多年運行，在對公司一廠、二廠、三廠、四廠及鋼聯(lián)公司等部門送檢的近36萬件鋼絲繩繩絲矯直的成功應用，該矯直器較好實現(xiàn)了鋼絲繩繩絲批量矯直取代傳統(tǒng)的人工用銅棒和木錘單根鋼繩絲矯直的傳統(tǒng)方式，不但提高了工作效率三倍以上，降低了勞動強度，減少了試驗成本，并且該矯直器在廣大制品檢測機構中具有較大推廣應用價值。

[1] 張家琦.鋼絲繩生產(chǎn)[M]. 兵器工業(yè)出版社, 2001.

[2] 何吉林.鋼絲生產(chǎn)[M]. 兵器工業(yè)出版社, 2001.

[3] 郝桐生.理論力學[M]. 高等教育出版社, 1993.

[4] 成大先. 機械設計手冊第四版[M].化學工業(yè)出版社,2002.

[5] GB/T 228—2010, 金屬材料 拉伸試驗 室溫試驗方法[S].中國標準出版社.

[6] GB/T 228—2002, 金屬材料 線材反復彎曲試驗方法[S].中國標準出版社.

[7] GB/T 239—1999, 金屬線材扭轉試驗方法[S]. 中國標準出版社.

[8] MT716—2005, 煤礦重要用途鋼絲繩驗收技術條件陳明[S]. 煤碳工業(yè)出版社.

[9] 錢伯海,黃良文.統(tǒng)計學[M].四川人民出版社, 2001.