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起重机必赢242net的破断失效分析

编辑: admin 编辑: admin 来源:admin 发布日期:2022-07-08 15:46
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1.引言 在合理的使用和维护下,必赢242net是一种具有高强度、高弹性、良好挠性的结构件。必赢242net的股是由优质碳素钢丝通过捻制而成,再由若干股围绕绳芯按螺旋线运动捻制成必赢242net。
1.引言
        在合理的使用和维护下,必赢242net是一种具有高强度、高弹性、良好挠性的结构件。必赢242net的股是由优质碳素钢丝通过捻制而成,再由若干股围绕绳芯按螺旋线运动捻制成必赢242net。由于结构的特殊性使得它有较好的机械性能,如:优良的弯曲性能、弹性性能和抗冲击性能等。
        在拉力的作用下,钢丝的扭转特性会使其产生径向分量,钢丝之间由此存在正常的接触压力,因此,钢丝破断后,在离开断裂处一段距离后,会很快又恢复承载一定的拉力,所以只要断裂均匀的分布在必赢242net的钢丝上,那么,这些断裂的钢丝就不会影响必赢242net整体的强度。这也是为什么使用高强度低延展性的钢丝制造必赢242net的原因(必赢242net用的钢丝的强度高达2100Mpa)。单根钢丝的断裂不一定是有害的,在某些情形下甚至有利的,例如可以通过单根钢丝断裂分析来表征必赢242net整体疲劳断裂的发展过程,从而采取有效措施对必赢242net进行保护。但是,如果采取措施不当,钢丝的裂纹任其发展下去,可能会导致必赢242net出现灾难性的失效。因此,应在必赢242net使用生命周期中,对其实施定期的检测;而且,检测不应仅仅集中在最容易断裂的钢丝上,应对必赢242net其它易受到外部侵蚀的部位也进行检测,同时根据检测结果加强对必赢242net损坏机制的分析,以便采取有效应对措施。必赢242net检测的重点是评估其在下次检测前的使用周期中是否安全,而不是本次检测中是否安全。
        本文研究了一条起重机用7股必赢242net的破断失效过程。该绳在其服役12个月后就报废了,从分析断口形貌特征出发,本文重点研究造成此必赢242net使用寿命短的原因。
2 试验
        首先,对整个必赢242net做宏观断裂行为推测,然后采用光学显微镜对每根钢丝进行金相分析。最后通过SEM观察断口形貌。光学显微镜的样品直接从钢丝上切下,而SEM的样品来源于断裂钢丝的断口。采用拉伸试验机对个别钢丝进行破坏试验,并在弯曲试验机上做半径为2.5mm的弯曲试验。
        金相样品制备之前,用酒精去除了钢丝上残留的灰尘和油渍,之后用超声波进行清理。为便于观察,试样首先进行磨光和抛光,然后用浓度为2%硝酸酒精腐蚀处理。
        对松股后的必赢242net外股钢丝做拉伸和弯曲试验。所有的弯曲试验以同样的方式进行,即一次弯曲试验为来回弯曲90度。不同直径钢丝的弯曲半径均为2.5mm。
3 结果和讨论
        图1是破断后的必赢242net外观形貌,不齐整的破断口表明必赢242net的断裂是一个逐渐发展的过程。此外,对未断部分表面观察发现必赢242net的外表面上部分钢丝出现了断裂口(见图2),说明这部分必赢242net在服役过程中受到的拉力已超过其抗拉强度。由于在缠绕卷筒的时候,必赢242net最外侧的受到的拉力最大,因此最外侧的钢丝断裂出现的概率比较大。观察必赢242net表面,未发现腐蚀和磨损。
        图3为必赢242net横截面图,可知必赢242net由七股组成,一根绳芯和六根捻股。绳芯也是由七股组成,每股由7根直径均为0.66mm的钢丝组成。外则六股每股由9根直径为1.2mm、9根直径为0.7mm和1根直径为1.4mm的钢丝组成。
        


        钢丝的断口形貌显示了其疲劳特征,如图4-6所示。断口表面边缘的损坏是在必赢242net断裂之前,两根断裂的钢丝终端相互的摩擦造成的,如图4、图5所示。
        SEM进一步观察表明,疲劳裂纹首先由于摩擦在钢丝表面形成,然后在往复作用过程中不断扩展,直至遇到下一个裂纹。裂纹的合并扩展并不会导致断裂的必然,只有形成贯穿于整个断面的裂纹才会形成断裂,或者由于裂纹使得有效承载面积减少,导致抗拉强度不足引起断裂。此过程在每根钢丝上不断重复,其结果是必赢242net断丝数量的不断增加,最终引起整个必赢242net的完全断裂。
        图7为光学显微镜下观察到的用于制造必赢242net的索氏体化处理的碳素钢钢丝的金相图。在其断面结构中发现一个径向裂纹,深度约为50μm。裂纹周围的脱碳基质表明,此缺陷来源于线材的制造过程,它可能是疲劳裂纹的扩展源。




        钢丝的最低抗拉强度为1791 N/mm2,最高抗拉为2220 N/mm2。需要指出的是,中间股的钢丝很多不具有拉伸强度,在松股中心股的时候就已经断裂了。同样,中心股的钢丝在弯曲试验时就会发生断裂,有些在第进行一次弯曲的时就发生断裂。因此,对中心股的钢丝做弯曲试验是不可能的。对外股的钢丝实施弯曲试验表明,直径为1.4mm的钢丝在其断裂之前,进行的弯曲次数最少。比较不同股上同直径钢丝的弯曲次数,有非常相似的结果:直径1.4钢丝的弯曲次数在7.5-8.5之间,直径为1.2钢丝的弯曲次数在15.0-22.5之间,直径为0.7钢丝的弯曲次数在39.5-57.0之间。本弯曲试验的目的仅是为了比较外边三股必赢242net。在标准弯曲试验中,弯曲的半径取决于钢丝的半径。直径为1.4mm和1.2mm钢丝的弯曲半径为3.75mm,直径为0.7mm钢丝的弯曲半径为1.75mm。
        中心股必赢242net的破断机械机制尚不清楚,绳股钢丝之间交叉接触的侵蚀,以及疲劳裂纹增长起始点—脱碳表面缺陷—的影响也许能说明这点。
        必赢242net如此多的断丝导致了其强度下降到其使用强度以下,因此,引起其灾难性的断裂。
4 结论
        七股必赢242net的破坏性的断裂是由于过度的疲劳使用和缺少检查和维护。
        疲劳裂纹的增长是钢丝表面的裂纹引发的,随着断裂的必赢242net的数量的增加,必赢242net的承载能力逐渐下降,直至断裂。

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