分享：反复弯曲试验夹具的改进及应用

摘 要:反复弯曲试验次数是反映钢丝韧性的重要指标之一,现有反复弯曲试验机存在夹具多 且在试验过程中夹具容易对钢丝表面产生损伤的问题,因此对反复弯曲试验的夹具进行了改进. 结果表明:改进后的新夹具解决了旧夹具在反复弯曲试验过程中易对钢丝表面产生损伤的问题,减 少了夹具的总数量,提高了夹具的使用效率. 

关键词:反复弯曲试验;夹具;反复弯曲次数;钢丝 

中图分类号:TG７０５            文献标志码:A         文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０２０)０２Ｇ００２８Ｇ０３

钢丝的反复弯曲次数是反映钢丝韧性的重要指 标之一,其试验方法是将钢丝夹持在一定半径的圆 弧钳口中,对钢丝施加一定的张力,进行１８０°的反 复弯曲,试验装置如图１所示. 

在试验中,对钢丝反复弯曲次数有着决定性影 响的是试验方法和试验条件,如弯曲半径、弯曲速 率、夹持方法、张紧力、弯曲角度等都会不同程度地 影响钢丝的反复弯曲次数[１].在日常的钢丝弯曲试 验过程中,某些钢丝的反复弯曲次数极限值相差较 大,个别钢丝绳拆股后的反复弯曲次数远大于质量 证明书上的要求值,而有的钢丝绳拆股后的反复弯 曲次数远小于质量证明书上的要求值. 

１ 试验室现有反复弯曲装置情况分析 

某试验室现有试验设备为济南盛良机械设备有限公司生产的JWJＧ１０型机动式弯折试验机,试验 时当试样弯曲断裂后,电机自动停止.该试验机符 合 GB/T２３８－２０１３«金属材料 线材 反复弯曲试验 方法»的要求. 

GB/T２３８－２０１３中对于试验设备只提出了基 本尺寸的要求,理论上该JWJＧ１０型试验机及现有 夹具的尺寸参数均满足 GB/T２３８－２０１３的要求. 但在钢丝的反复弯曲过程中,当钢丝弯曲单侧９０° 方向时,部分钢丝(带肋钢丝、直径处于规定范围临 界点的钢丝)可能会受到夹具边缘的损伤导致钢丝 过早断裂,影响试验结果. 

现有夹具共有１０套,在使用过程中,根据不同 钢丝的规格,需要不断更换夹具,操作不便,部分旧 夹具如图２所示.

２ 对现有装置的改进 

针对上述问题,将两种相近规格的夹具集成设计 在一起,试验时只需将相近规格的钢丝按照顺序排 好,更换夹具时无需多次挑选,只需要变换方向即可, 增加了操作的便利性,改进后的夹具如图３所示.

３ 试验结果

对比 依据 GB/T２３８－２０１３,选取直径分别为１．５, ２．０mm 的一般用途钢丝进行反复弯曲试验,对相 同直径的钢丝在新、旧夹具上施加相同的张紧力进 行试验. 

３．１ 反复弯曲试验结果

试验结果如图４和图５所示,可见钢丝在新夹具和旧夹具的夹持下,其反复弯曲试验的结果并没 有较大偏离,使用新夹具的反复弯曲次数略高于使 用旧夹具的.

在钢丝的反复弯曲试验过程中,影响试验结果的 因素是多方面的.在设备方面,装置是否符合要求、 试样轴线是否与夹具轴线垂直等对试验结果的影响 较大;在操作过程中,试样夹持不紧对试验结果也有 较大影响;在试验过程中,试样应尽可能平直,可进行 人为矫正,矫正过程不能损坏钢丝表面[２Ｇ５].一些试 验表明[６Ｇ９],直径较小的钢丝所选取的试验弯曲半径 相对较小,使得反复弯曲有可能不在同一点上进行, 也易导致反复弯曲试验结果的离散大,重复性较差.

３．２ 断口分析 

钢丝在旧夹具夹持下进行反 复弯曲试验后的断口微观形貌,图７为?２．０mm 钢 丝在新夹具夹持下进行反复弯曲试验后的断口微观 形貌.可见在反复弯曲试验后,无论是使用新夹具 还是旧夹具进行试验的钢丝断口上都有多个位于相 应位置的裂纹源,新、旧夹具夹持下钢丝的反复弯曲 断口均可见裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区,二者断 口形貌无明显差别.

４ 结论 

新夹具夹持下的钢丝反复弯曲试验结果与旧夹 具夹持下的钢丝反复弯曲试验结果一致.改进后的 新夹具解决了旧夹具在反复弯曲试验过程中易对钢 丝表面产生损伤的问题,减少了夹具的总数量,提高了夹具的使用效率.

参考文献: 

[１] 李旭．金属线材反复弯曲试验机参数的测定[J]．金属 制品,１９９２,１８(６):２９Ｇ３１． 

[２] 曾正明．机械材料工程手册[M]．北京:机械工业出版 社．２０１３． 

[３] 黄明志,石德珂,金志浩．金属力学性能[M]．西安:西 安交通大学出版社,１９８６．

[４] 邱康勇,吴继权．某电梯钢丝绳断裂失效分析[J]．理 化检验(物理分册),２０１７,５３(５):３７５Ｇ３７７． 

[５] 吴伟．钢丝绳整绳破断拉力试验新旧国家标准的对 比分析[J]．理化检验(物理分册),２０１６,５２(９):６１７Ｇ ６４１． 

[６] 陈洪玉,张鹤,徐文娟．矿井提升钢丝绳磨损原因的 分析[J]．表面技术,２００９,３８(２):８５Ｇ８７．

[７] 吴澎,陈建豪．钢丝反复弯曲试验机张紧力指示装置 的改造和 试 验 [J]．理 化 检 验 (物 理 分 册),２０１４,５０ (１０):７４８Ｇ７５１． 

[８] 颜惠珍,李世德．港口集装箱用钢丝绳的使用现状与 生产研究[J]．金属制品,２００６,３２(４):８Ｇ１１． 

[９] 刘锡贝,李学军,傅志强,等．一种钢丝调直装置的应 用[J]．中国测试,２０１６,４２(２):６８Ｇ７２． 

<文章来源> 材料与测试网> 期刊论文 > 理化检验－物理分册 > 56卷 > 2期 (pp:28-30)>