钢丝反复弯曲试验影响原因探讨
刘宏宇黄海潮
江西煤炭工业科学研究所
摘要：反复弯曲次数是钢丝绳检验的重要韧性指标。

理论上，反复弯曲实验不同丝径钢丝需选用相应的弯曲半经进行，同性质钢丝反复弯曲实验弯曲次数一致，不合格钢丝反复弯曲次数会低于标准要求的最少弯曲次数，通过这一实验可以判定钢丝绳的韧性是否合格。

但目前试验仪器，技术不能提供连续的弯曲半径夹块。

标准GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》采用一定范围丝经选用同一弯曲半径夹块的方法，适应目前技术状况，同时保证了实验结果有效判定钢丝韧性是否合格，但会造成在弯曲半经变更点的几种丝径钢丝反复弯曲次数重复性不好，离散度大的情况。

关键词：钢丝绳检测；反复弯曲试验；弯曲半径；张紧力
1 概述
日常钢丝绳检测工作中，发现直径在1.0；1.5；2.0；3.0；4.0毫米钢丝反复弯曲试验中反复弯曲次数高低值相差大，有的甚至几倍，结果不稳定，各绳平均值也有较大相差，离散度大，重复性差。

本文以直径1.0毫米钢丝为案例，探讨影响因素，分析造成这一现象原因。

2 实验
按标准GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》对直径为1.0毫米同一根钢丝进行反复弯曲实验，实验中选用不同弯曲半径，张紧力，比较钢丝反复弯曲次数结果。

2.1 仪器
试验设备是宁夏青山试验机有限公司生产的WJJ-6A型机动弯折试验机，结构如下图：
1．弯曲臂 2．试样 3．拨杆 4．弯曲臂转动中心
5．弯曲圆柱 6．夹块 7．夹紧座 8．夹持面的顶面
D:试样的直径 A：试样的厚度
dg：拨杆孔径或槽宽；有7种标准拔孔孔径导套。

h：弯曲圆柱顶部至拨杆底面的距离
r：两弯曲圆柱中心连线至夹持面顶面的距离;有10种标准弯曲半径的钳口。

弯折机圆柱支座和夹持块材料：T10，硬度：淬火HRC55-61，
弯折速度：60次/分钟。

在摆杆部分装有张紧机构，一方面对小试样施加张紧力，一方面利用微动开关采集试样折断信号，对整机实施控制。

该仪器符合GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》要求，并且可以通过更换不同弯曲半径钳口，压缩不同深度摆杆张紧机构弹簧距离，达到选用不同弯曲半径，张紧力进行实验的目的。

2.2 实验方法
为减少不同钢丝的影响，用同根直径1.0毫米钢丝作不同弯曲半径和张紧力下的弯折实验。

实验样品:直径1.0毫米钢丝是用湘潭钢铁集团的直径21.5毫米钢丝绳6*19+FC拆股而来，钢丝绳质保书（产品号11-13920）上的弯曲次数为24-26次，公称强度1670MPa。

不同张力获得：WJJ-6型弯折机在摆杆部分的弹簧的张紧机构，通过用相应发砝重量压缩弹簧得到所需张紧力。

实验选用15牛顿，26牛顿，50牛顿，100牛顿四种不同张紧力15牛顿力弹簧压缩3.7毫米，26牛顿力弹簧压缩8.6毫米，50牛顿力弹簧压缩15.7毫米，100牛顿弹簧压缩26.3毫米。

选用理由：26牛顿：GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》6.6要求：施加张紧力不得超过试样公称强度相对应力的2%。

实验样品是直径1毫米，公称强度1670MPa，其2%相对应力为26牛顿。

15牛顿：在GB/ T8918 -1996钢丝绳《宣贯》材料中提出, 钢丝直径在0. 5至1mm 时其张紧力为20N。

因与26牛顿太接近，结果差异不明显，降低一些。

100牛顿：实验仪器可提供最大张紧力。

50牛顿：实验仪器提供的中间张紧力。

弯曲半径选用：弯曲半径3.75毫米，2.5毫米二种标准钳口。

选用理由：3.75毫米弯曲半径：现行标准GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》要求。

2.5毫米弯曲半径：WJJ-6型弯折机仪器说明书要求。

实验环境：温度 15摄氏度，相对湿度 60%。

GB/T8918-2006《重要用途钢丝绳》中直径1毫米，公称强度1670MPa的最小反复弯曲次数是15次。

从以上数据我们可看出，2.5毫米的弯曲半径下试验弯曲次数重复性好，离散度小，随张紧力增加，弯曲次数减小，但不明显。

问题是实验结果均明显低于最小弯曲次数，导致明显错判。

3.75毫米弯曲半径试验下弯曲次数在2%公称强度相对应力26N下，重复性及离散度差，50N重复性，离散度较好。

不会导致误判。

而100N重复性，离散度较好，但也会导致部分错判。

3 讨论：
影响钢丝绳弯曲次数的因素有：钢丝本身力学性能和韧性。

试验设备的弯曲圆弧半径、张紧力、试验速度、夹持面和弯曲圆弧半径的间隙、弯曲圆弧面的高低、拨杆孔直径和拨杆底面到弯曲圆弧顶部的距离、试样夹持时的垂直性、弯曲速度，环境温度湿度等。

为保证试验结果的一致性，国标GB/T238-2002《金属材料线材反复弯曲试验方法》对这些因素作了明确要求。

国标GB/T238-2002《金属材料线材反复弯曲试验方法》的前身是国标GB/T238-84，下表中，我们可发现几个直径钢丝的反复弯曲试验选用的弯曲半径不同。

GB238-84 GB238-2002
这几种丝径钢丝正是日常钢丝绳检测工作中发现的反复弯曲试验中反复弯曲次数高低值相差大，结果不稳定的几种丝径的钢丝。

3. 1 直径1毫米钢丝弯曲试验的弯曲半径由以前GB238-84的弯曲半径2.5毫米变更为GB238-2002的3.75毫米是因为前者试验的结果虽重复性好，但不敏感，不能有效判定钢丝的韧性好坏，易造成将符合要求钢丝判不合格，阳性率高。

3．2按目前执行标准GB238-2005，直径1毫米钢丝在张紧力2%的公称强度相对应力26N 以下，弯曲次数重复性，离散度差，不宜各实验室比对，结果远高于最小弯曲次数，不合格钢丝试验结果可能会高于最低弯曲次数，阴性率高。

3．3 如张紧力50牛顿左右，弯曲次数的重复性，离散度好，结果判断钢丝是否合格也敏感，较为理想。

但张紧力再增加100牛顿，弯曲次数明显减低，会造成合格钢丝的误判。

3．4 其他直径1.5毫米，2.0毫米，3.0毫米，4.0毫米钢丝反复弯曲实验中出现反复弯曲次数高低相差大，结果不稳定原因与直径1毫米相同，但随钢丝直径更大，受张紧力影响不大。

3. 5 钢丝绳拆股钢丝反复弯曲实验时要理解直径1毫米钢丝属小直径钢丝，受张紧力影响大，并且这个丝径弯曲半径恰处于国标GB/T238-2002《金属材料线材反复弯曲试验方法》实验弯曲半径2.5毫米-3.75毫米的交替处，不合适的弯曲半径，加上拉紧力小, 钢丝由中心位置弯曲到90#位置( 弯曲臂呈水平位置)时发生伸长, 产生附加拉力, 使拉紧弹簧产生较大压缩; 当钢丝又回到中心位置( 弯曲臂呈垂直位置) 时,由于机构的磨擦力存在, 而拉紧力又相对较小, 被压缩的弹簧来不及回复, 伸长了的钢丝继续反方向弯曲时在弯曲圆弧处发生垂直于反复弯曲平面的弯曲, 由于以后的反复弯曲钢丝的弯曲不在同一点进，所以弯曲次数的实验结果有重复性，离散度差的情况。

3. 6 理论上，反复弯曲实验不同丝径钢丝需选用相应的弯曲半经进行，同性质钢丝反复弯曲实验弯曲次数一致，不合格钢丝反复弯曲次数会低于最少弯曲次数，通过这一实验可以判定钢丝绳的韧性是否合格。

但目前试验仪器，技术不能提供连续的弯曲半径夹块。

国标GB/T238-2002《金属材料线材反复弯曲试验方法》实验钢丝丝径对应弯曲半径变更的其他直径1.5毫米，2.0毫米，3.0毫米，
4.0毫米钢丝反复弯曲次数也有重复性，离散度差的情况。

但随直径的增加，受张紧力影响减小，没有直径1毫米钢丝明显。

3. 7钢丝绳检验工作中，要知道有这种情况存在，不要盲目怀疑实验结果或不按标准要求实验。

在标准没有更改情况下，我们仍应按目前标准试验。

相信随着科学技术水平提高，《金属材料线材反复弯曲试验方法》标准会更加完善，实验结果有理想的精密度。

4 结论
标准GB/T238-2002 《金属材料线材反复弯曲试验方法》采用一定范围丝经选用同一弯曲半径夹块的方法，适应目前技术状况，能保证了实验结果有效判定合格钢丝反复弯曲次数高于最低反复弯曲次数，但同时会造成在弯曲半经变更点的几种丝径钢丝反复弯曲次数重复性不好，的情况。

参考文献：
[1] GB238-2002 金属材料线材反复弯曲试验方法[ S]
[2] GB238-84 金属材料线材反复弯曲试验方法[ S]
[3] WJJ-6 弯折试验机产品说明书
[4] GB8918-2006 重要用途钢丝绳[ S]
作者简介：刘宏宇（1969- ），男，江西省南昌人，工程师，主要从事煤矿安全检测工作。