钢丝绳磷化涂层技术 (论文)

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1、钢丝绳磷化涂层技术 无锡 通用钢绳有 限公 司 崔 影 摘 要 ：钢丝绳使用过程中受到交变应力的作用， 内部相邻钢丝因受力不均匀导致变形不同步时将发生微 动 ； 微动使钢丝表面产生磨损 ， 从而使钢 丝横 截面积减小致 应力集 中的发生 ， 促 进疲 劳微裂纹 的萌生 ， 微动疲 劳是 钢丝绳失效 的主要原 因。磷化涂层钢丝绳专 利技 术是 将制绳钢丝磷化处理后捻制股 及钢丝绳 ， 磷化膜使 钢丝表面 更加耐磨 ， 同时增加润滑脂在钢丝表面 的驻 留量 ， 减小摩 擦力促 进滑动 ， 抑制 钢丝表 面损伤及 微动疲 劳 的发 生 ， 从 而大幅度延 长钢丝绳 使用寿命 。 关键词 ：钢丝绳 ；

2、 磷化；表面处理 St e e l W i r e Ro pe Pho s ph a t e Co a t i ng Te c h no l o g y W u x i Un i v e r s a l S t e e l Ro p e Co ，L t d Cu i Yi ng Abs t r a c t ：T h e r e i s a l t e r n a t i n g s t r e s s i n t h e p r o c e s s o f u s i n g r o p e T h e f r e t t i n g wo u l d o c c u r wh e n t h

3、 e w i r e a d j a c e n t un e v e n du e t o i n t e r na l f o r c e s c a us e d e f o r ma t i o n o f s y n c Fr e t t i n g ma ke s s t e e l s u r f a c e we a r ，a n d we a r ma k e wi r e c r o s ss e c t i o n a l a r e a d e c r e a s e s t o s t r e s s c o n c e n t r a t i o n o c c u

4、r s I t p r o m o t e s i ni t i a t i o n o f f a t i g u e mi c r o c r a e k s F r e t t i ng f a t i g ue i s t he ma i n r e a s o n f o r t h e f a i l ur e o f t h e r o p ePh o s ph a t e c o a t i n g t e c h n o l o g y i s t h e r o pe p ho s p ha t e t r e a t me n t be f o r e t wi s t

5、i n g s h a r e s a n d wi r e r o p e Ph o s ph a t e c o a t i ng m a k e s t h e s u r f a c e mo r e r e s i s t a nt ，wh i l e i n c r e a s i n g t he a mo un t o f g r e a s e t ha t r e s i d e i n t h e wi r e s u r f a c e，r e d u c i n g s l i di ng f r i c t i o n t o p r o mo t e i n hi

6、 b i t t he wi r e s ur f a c e d a ma g e a n d fre t t i n g f a t i g u e O C C U R S Th us i t e x t e n d s t h e s e r v i c e l i f e o f t he r o p e g r e a t l y Ke y wor ds ：s t e e l w i r e r o p e ；p h o s p h a t e；s u r f a c e t r e a t me n t 随皮 带制 作技 术 的不 断 进 行及 工 艺 的不 断 更 新 ， 钢 丝

7、绳 芯 的数 目及 排 列 间隙 也在 不 断发 生 变 化 ， 国 内 及 国外皮 带硫化 标 准不 一致 也对 于皮 带机硫 化产 生 了重 要影 响 。黄 骅港 一期 、 二 期 B M 皮 带 机 最 初 采 用的是 日本横滨 S T 1 5 0 0带 ， 国内 目前都有 S T 1 6 0 0 皮带 进行 代替 ， 然 而 当进 行 更 换 时 发 现 钢丝 绳 数 目 存在 差异 ， 横滨 带钢 丝绳 数 目为 1 2 3根 ， 国产皮 带 钢 丝绳 数 目为 1 5 9根 ， 因 此如 何 对钢 丝绳 进行 搭 接 形 式 的选择 及选 择钢 丝绳 摆放 形对 于皮 带机 接头

8、硫化 质量 产生 重 大 的影 响 。为此 采用 了二 级搭 接方 式 的 同时尽可 能使 钢 丝绳 均 匀 摆 放 ， 在 保 证 胶接 强 度 的 前提 下适 当延 长 接 头 长 度 可 以有 效 的保 证 接 头 质 量 。 2 2 7现 场环境 因素 硫化 接 头理 想 的工作环 境应 该是 在尽 量密 闭 的 空间 ， 隔绝煤尘 ， 降低 空气湿度 ， 由于在实际操作过 程中 ， 皮带机总是相邻并排排列 ， 两条皮带机的间隔 有的仅仅只有 7 0 0 m i n左右 ， 因此 当对其 中一 条皮 带 机进 行维 修 时 ， 不 仅在 空间 上不允 许 ， 同时对 于 生 产也不能造

9、成影响 ， 因此这些要求在实际维修中较 难 实现 。所 以当硫化 接头 时环 境湿度 远 大于要 求 湿 度时( 理想作业环境是空气湿度小于 8 0 ) ， 皮带钢 丝 、 胶料表面会有 肉眼难以察觉的水汽存在 ， 这些水 3 0 汽会在硫 化 过程 中受 热变成 气体 进 而在皮 带 内部形 成 大面 积气 泡 ， 直接 影 响接 头 强 度 。 因在铺 上盖 较 后 ， 需要 用尖 锥或 刀 片对气 泡进 行划 开放 气 ， 避 免硫 化后气 穴情 况 的产生 。 3 结 语 硫 化接 头质 量 的好坏 与硫 化工艺 控 制 、 温 度 、 时 间、 压力等诸多因素相关 ， 仅仅加强某一方

10、面的控制 并不能从根本上加强接头强度 ， 必须持续改进钢丝 绳芯皮 带 机硫化 接 头制作 技术 ， 不 断完善 硫化 工艺 ， 同时不断改进皮带保护装置 ， 避 免皮带 因意外划伤 等事件造成 的皮带硫化 ， 持续积累工作经验 ， 才能有 效预 防断 带事故 的发 生 。 参 考 文 献 1 G B T 9 7 7 02 0 0 1普 通 用 途 钢 丝绳 芯 输 送 带 S 20 01： 7 一l 0 2 陈国栋 ， 陈至芳 硫 化温度 对橡 胶 和金 属粘接 强度 的 影 响 f J 1 世 界橡 胶 工 、 I ， 2 0 0 9 ( 9)： 4 04 2 赵炎 ： 0 6 1 0 0

11、 0 ， 河北省 沧州市渤海新 区神华黄骅港务公 司 收稿 日期：2 0 1 3 0 81 2 D O I ：1 0 3 9 6 3 j i s s n ： 1 0 0 08 9 6 9 2 0 1 4 0 1 1 3 港 口装卸2 0 1 4年第 1期( 总第 2 1 4期 ) 1 钢 丝绳 的微 动疲劳失效分析 2 抑制 、 延缓微 动疲 劳发 生的技术措施 钢丝绳是各类起 重设 备不可或缺 的重要零 部 件 ， 它具有强度 高、 挠性好 、 自重轻 、 易弯 曲变形 、 适 用于复杂恶劣环境等优点 ， 广泛应用 于煤炭 、 冶金 、 交通 、 运输 、 建筑 、 旅游等国民经济主要行业和

12、部 门 之 中。钢丝绳 内部钢丝表面氧化锈蚀 程度 、 磨损导 致的直径减小数值 ， 以及 钢丝绳单位 长度 内出现的 钢丝断裂根数是判定钢丝绳报废 的主要依据。对失 效报废钢丝绳做拆股检验分析 ， 在钢丝疲劳断裂处 均具有明显的磨损痕迹 ， 部分钢丝断裂处磨损非常 严重 ， 甚至断 口断后横截 面积 只有原钢丝 的 6 0 ， 钢 丝磨 损 处 表 面 多处 萌 生 裂 纹 并 逐 渐 形 成 多 疲 劳 源 ， 然后向钢丝径向扩展至断裂 ， 钢丝表面的磨损对 裂纹的萌生和疲劳断裂有至关重要的影响 。 。这 种磨损既包括钢丝绳外表面 的磨损 ， 也包括钢丝绳 内部钢丝表面的磨损 ， 钢绳外表

13、面磨损是钢丝绳 与 绳轮或其它物体摩擦所致。下面重点讨论钢丝绳内 部 钢 丝表 面 的磨损 机制 。 钢丝 绳 使 用 过程 中受 到 交变 应 力 的 作用 ， 当钢 丝绳 内部相邻钢丝受到 的轴 向应力不均匀导致变形 不 同步时 ， 相邻钢丝之问将发生微动 ， 微动时的摩擦 力使钢丝表面逐渐产生塑性变形 ， 进而在钢丝表层 或 次 表层 萌生 微 裂 纹 。这 种 微 裂 纹缓 慢 扩展 ， 微 裂 纹 的扩展 至相 互联 通 时可 以造成 钢 丝表 面部 分材料 的脱落 ， 即产生了磨损 ， 如果这种微裂纹沿钢丝径向 扩展将造成钢丝的疲劳断裂 。磨损在宏观上使钢丝 横 截 面积 减小 致

14、应 力 集 中 的发 生 ， 进 一 步 促 进疲 劳 微裂纹的在磨损损伤处 的萌生 ， 磨损越严重则摩擦 力作用下微 裂纹萌生 的几率越高数 目越多 。钢 丝 绳 围绕 滑轮 变形 时受 到 弯 曲应 力 的 作用 ， 弯 曲应 力有利于疲劳微裂纹在钢丝径 向的扩展 ， 弯曲半径 越 小 则微 裂纹 向钢 丝 径 向扩 展 的 几率 越 大 、 速 率越 快 。 机 械 设 备 由于 服 役 于 交 变 载 荷 或 者 机 械 振 动 下 ， 导 致构 件 接触 表 面之 间发 生 微 小 幅 度 的 相对 滑 动 ， 滑 动 幅度 在微米 量 级 。这种 滑动 被称 为微 动 ， 同 时交

15、变载荷和微动促使疲劳裂纹早期萌生和早期扩 展 ， 最后导致构件在大大低于材料疲劳极限 ， 甚至低 于材 料弹性 极 限 时破坏 失效 。这 一 现象被 称 为材料 的微 动疲 劳 。 微 动 疲 劳 是起 重 钢 丝 绳 失效 的主 要 原 因 ， 在海 洋等腐蚀环境 中使用 的钢丝绳 ， 腐蚀疲劳是失效的 主要 原 因 微 动 疲 劳 的 防护 措施 包 括 表 面改 性 技术 、 选 择 适 宜 的材料 、 改进 结构 设计 等 - o 。 表面改性 的工艺方法很 多， 如磷化 、 阳极氧化 、 渗 C、 N、 S及碳氮共渗 、 硫 氮共渗等 ， 渗氮层具有较 好的抗微动磨损和抗微动疲劳性能 ， 磷化层也具有 类似 的性能 ， 某些材料 阳极氧化可 以提高微动磨损 性 能 。因为 阳级 氧化 层 和硬颗 粒磨 屑阻 止 了金 属 与 金属 间的接触 和粘 着磨 损 ， 磷 化涂 层 具 有 多 孔性 有 利 于储 藏润 滑剂 ， 具有 显 著 的抗 微 动磨 损效 果 。表 面机械处理如喷丸强化等 ， 是通过加工硬化使表 面 硬度增加并在表面形成压应力 ， 从而提高抗微动磨 损失效的能力 的 。上述技术措施 ， 有些适用于钢 丝绳行业 ， 有些则不适用 ， 但钢丝绳行业可以依照上 述措施的原理， 研发适合的抗微动疲劳技术。 润 滑剂 在 微 动