異型鋼絲的開發(fā)與應(yīng)用

1、異型鋼絲的開發(fā)與應(yīng)用公司內(nèi)部編號(hào)：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-異型鋼絲的開發(fā)與應(yīng)用一、概述異型鋼絲亦即非圓斷面鋼絲，由于其斷面形狀復(fù)雜、尺寸精度高、形狀免切 削和長度無限長等特性，因而具有廣泛的用途，如機(jī)械彈簧和墊圈用方形（或梯 形）鋼絲、汽車及摩托車用高檔化油器及活塞環(huán)鋼絲、玻璃升降器與座椅調(diào)角器 用大規(guī)格扁鋼絲、紡織行業(yè)用針布鋼絲和兒童玩具及鐘表用發(fā)條鋼絲、萬噸壓力 機(jī)纏繞用高強(qiáng)度低松弛扁鋼絲、航天以及軍工用其他特殊合金異型鋼絲等。目前 國內(nèi)的異型鋼絲在形狀、尺寸、公差、通條性和表面處理上仍與發(fā)達(dá)國家有著較 大差距。異型鋼絲截面形狀復(fù)雜，既有規(guī)則形狀，如

2、方形、矩形、三角形、六角形、 扁形等，也有其他多邊不規(guī)則形狀。我國生產(chǎn)企業(yè)采取拉拔、軋制和拉軋結(jié)合的 方式，已能生產(chǎn)多種形狀的異型鋼絲。材料也從普碳鋼發(fā)展為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素 彈簧鋼、合金工具鋼、不銹鋼、耐熱耐蝕合金鋼、高格軸承鋼和有色金屬等，很 多普通用途的異型鋼絲國內(nèi)均可生產(chǎn)，并能滿足市場(chǎng)需要，但是仍有很大一部分 用于高端產(chǎn)品的高質(zhì)量異型鋼絲依賴進(jìn)口（如轎車氣門費(fèi)用卵形絲、紡織器材用 橢圓針相鋼絲及活塞氣環(huán)、油環(huán)、刮片環(huán)用異型鋼絲等）。從整體來講，國內(nèi)異 型鋼絲與國外產(chǎn)品在質(zhì)量方面差距主要表現(xiàn)在：1、尺寸波動(dòng)大國內(nèi)生產(chǎn)的異型鋼絲尺寸公差一般為±±0. 03mm,較高精度可

3、達(dá)土 士0. 015mm,而國外同類型異型鋼絲公差為±±0. 01mm。2、形狀不規(guī)則國內(nèi)生產(chǎn)的異型鋼絲形狀不規(guī)則，尖角不充滿，有鐮刀彎和鋼絲形狀扭轉(zhuǎn)等 現(xiàn)象，這主要是模具加工技術(shù)和金屬變形技術(shù)還有待提高。如國內(nèi)某紡織器材廠 從比利時(shí)進(jìn)口的橢圓針布鋼絲，斷面切片投影放大了 100倍，與根據(jù)橢圓長短軸 理論作圖比較，兩者重合得天衣無縫，確實(shí)保證了鋼絲的形狀特點(diǎn)。3、通條性能差不論是冷拉、軟態(tài)，還是油淬火回火狀態(tài)異型鋼絲，國內(nèi)產(chǎn)品都有通條性能 差的問題。如同一盤鋼絲，國內(nèi)鋼絲強(qiáng)度上下限一般在±100MPa；而國外同類鋼 絲則可達(dá)到±50MPa,有些甚至可達(dá)到

4、±10MPa。質(zhì)量不穩(wěn)定是國內(nèi)異型鋼絲最大 的問題。造成通條性差的主要原因是原材料問題及熱處理工藝等。4、鋼絲綜合力學(xué)性能差國內(nèi)生產(chǎn)的異型鋼絲在抗拉強(qiáng)度指標(biāo)上可以達(dá)到國外同類鋼絲標(biāo)準(zhǔn)，但其 塑、韌性指標(biāo)往往達(dá)不到要求，以至于鋼絲使用時(shí)常常出問題。如轎車氣門簧用 卵形鋼絲彈簧疲勞次數(shù)要達(dá)到百萬次，而國內(nèi)有些產(chǎn)品還達(dá)不到十萬次，這主要 是原材料鋼質(zhì)純凈度不夠及生產(chǎn)、熱處理工藝缺陷造成的。5、表面質(zhì)量國外進(jìn)口鋼絲表面較潔凈，無損傷、沙塵、油土等問題，從外觀看，要么是 金屬原色涂油防繡，要么是表面涂鍍層，既美觀又防繡。而國內(nèi)生產(chǎn)的異型鋼 絲，包裝簡單，表面大多不進(jìn)行特別處理，外觀視覺差。隨著

5、機(jī)械工業(yè)、汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)高質(zhì)量的異型鋼絲的要求日益迫切，高 質(zhì)量的異型鋼絲不僅形狀要求多種多樣，更要具有優(yōu)良的力學(xué)性能，如高強(qiáng)度、 高韌性、低松弛、耐腐蝕、耐疲勞、耐磨損等。法爾勝集團(tuán)公司作為中國線材制 品行業(yè)的領(lǐng)頭羊，在線材制品的生產(chǎn)方面已經(jīng)有了大量的技術(shù)儲(chǔ)備，因此在通過 一段時(shí)間的市場(chǎng)調(diào)研與試驗(yàn)后，決定以S型鋼絲作為切入點(diǎn)，進(jìn)行異型鋼絲的開 發(fā)與應(yīng)用。二、異型鋼絲的主要工藝控制點(diǎn)異型鋼絲的生產(chǎn)方法主要分為模拉、軋制、輻拉、軋-拉復(fù)合等，以上幾種生產(chǎn)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如下表對(duì)比：生產(chǎn)方 法優(yōu)缺點(diǎn)模拉優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品形狀精確、尺寸公差小、通條性好；缺 點(diǎn)：制模難度大、尖角欠充滿、表面易劃傷、周

6、期 長、復(fù)雜截面無法生產(chǎn)。軋制冷軋主要解決寬厚比小于4的異型絲，特別是扁鋼 絲、梯形絲。據(jù)拉優(yōu)點(diǎn)：鋼絲道次變形率大，尖角充滿、形狀精確、 可生產(chǎn)復(fù)雜斷面和較難變形的合金、不銹鋼等。缺 點(diǎn)：尺寸波動(dòng)較大，注意控制。軋-拉復(fù) 合道次變形率大，可生產(chǎn)寬厚比較大、形狀復(fù)雜，僅 靠一種方法難以生產(chǎn)的異型鋼絲。結(jié)合選定規(guī)格產(chǎn)品的情況，可采用軋制和模拉兩種生產(chǎn)方法。主要生產(chǎn)工藝流 程如圖lo異型鋼絲的主要工藝控制點(diǎn)：1寬展及影響因素的確定：寬展是圓絲在軋制前后的寬度變化量。不管是生 產(chǎn)簡單斷面的圓絲、方絲、矩形絲，還是其他復(fù)雜斷面的異型絲，都沒有精確地 確定圓鋼絲直徑的方法，因?yàn)橥环N尺寸的產(chǎn)品，不同的生產(chǎn)

7、方法，對(duì)圓絲直徑 要求不一樣，而且同一種尺寸產(chǎn)品，同一種生產(chǎn)方法，不同的生產(chǎn)材料或設(shè)備對(duì) 圓絲直徑大小要求也不一樣，因?yàn)橛绊憣捳沟囊蛩睾芏啵鐗合铝?、摩?系 數(shù)、鋼絲材質(zhì)、輻徑等，通過工藝試驗(yàn)，確定這些影響因素跟寬展的關(guān)系，制定 合理的軋制工藝，合理的估算圓絲半成品直徑，控制成品絲尺寸精度。2、鋼絲道次變形率及總變形率的確定：跟圓絲拉拔一樣，都需要合理的分配道次變形率以及確定鋼絲的總變形率，以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行?？梢杂酶叨葔合?量近似的表示，通過試驗(yàn)確定不同強(qiáng)度絲材的道次壓下量，進(jìn)而制定不同規(guī)格產(chǎn) 品的合理的軋制道次。3、應(yīng)力控制：由于各種因素如摩擦、溫度不均勻或軋輻變形等造成扁絲變形 不均

8、勻時(shí)，在金屬內(nèi)部就會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力稱為附加應(yīng)力；在軋制后殘 存在金屬內(nèi)部的附加應(yīng)力成為殘余應(yīng)力。無論是附加應(yīng)力還是殘余應(yīng)力，其中各 自都包含拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，二者同時(shí)存在，且互相平衡。其中拉應(yīng)力更為有害， 當(dāng)其值超過強(qiáng)度極限時(shí)，扁絲就會(huì)產(chǎn)生裂紋。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，力求變形和應(yīng) 力均勻分布，以減少附加應(yīng)力和殘余應(yīng)力。但是實(shí)際生產(chǎn)時(shí)往往難以控制，因此 需要通過試驗(yàn)，合理的去除應(yīng)力，添加去應(yīng)力裝置或者其他方法。4、成品絲線性：軋制時(shí)容易出現(xiàn)側(cè)彎現(xiàn)象，側(cè)彎的成因是由于鋼絲通條性能 不均或退火后鋼絲本身產(chǎn)生的硬彎所致。擬解決的工藝試驗(yàn)：提高熱處理退火的 均勻性；適當(dāng)增加圓絲直徑，退火后先輕拉，再進(jìn)

9、行軋制。5、熱處理工藝試驗(yàn)：一般客戶對(duì)異型鋼絲都有一定的力學(xué)性能要求，如彎 曲、延伸等。鋼絲在經(jīng)過軋制等冷加工變形之后這些力學(xué)性能就會(huì)相應(yīng)的變化， 彎曲和延伸性能降低，強(qiáng)度上升等。這些技術(shù)指標(biāo)在很大程度上制約著國內(nèi)產(chǎn)品 的競(jìng)爭，因此需要相應(yīng)的熱處理工藝試驗(yàn)，摸索生產(chǎn)工藝，進(jìn)行高性能產(chǎn)品的生 產(chǎn)，滿足高端客戶的需求。6、潤滑液：異型鋼絲的潤滑跟圓絲的潤滑基本上一樣，但是異型鋼絲的生產(chǎn)速度快時(shí)變形熱很大，宜接影響軋制系統(tǒng)的精度，也影響異型絲的尺寸精度，因 此異型鋼絲對(duì)潤滑劑的要求更高。擬選用幾種潤滑劑進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比選擇，確定不 同材質(zhì)異型絲所需要的最佳的潤滑液。7、導(dǎo)衛(wèi)裝置：導(dǎo)衛(wèi)的作用是正確地將絲材

10、導(dǎo)人軋輻孔型，保證異型絲在孔型 中穩(wěn)定變形，并得到所要求的幾何形狀和尺寸；同時(shí)又順利、正確的將異型絲從 孔型中導(dǎo)出，防止纏根，還可以控制或強(qiáng)制絲材扭轉(zhuǎn)或彎曲，并按照一定的方向 運(yùn)動(dòng)。因此導(dǎo)衛(wèi)裝置應(yīng)具有合理的結(jié)構(gòu)、堅(jiān)固耐磨、裝卸方便安全、調(diào)整靈活等 特點(diǎn)。因而要根據(jù)孔型形狀、尺寸以及在軋輻上的配置使用情況，正確設(shè)計(jì)導(dǎo)衛(wèi) 裝置的形狀和尺寸，以保證導(dǎo)衛(wèi)裝置實(shí)現(xiàn)其作用。并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際選取合適的材 質(zhì)，并盡量使其常用部件標(biāo)準(zhǔn)化，減少機(jī)械加工量，減少備件儲(chǔ)備。三、大橋纜索主索纏繞用S型鋼絲的開發(fā)與應(yīng)用1、S型鋼絲用途懸索橋主索的工作質(zhì)量直接影響到全橋的使用壽命，其中耐久防腐性能是其中的 重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的防

11、腐方法是防腐涂層+外纏圓型鍍鋅鋼絲+外涂防水，但是在對(duì) 主索年檢過程中，發(fā)現(xiàn)主纜鋼絲仍然出現(xiàn)銹蝕，因此潤揚(yáng)長江大橋懸索主索首次 引進(jìn)了日本新口鐵公司研制的S型鍍鋅鋼絲。S型鋼絲（見圖2、圖3）相對(duì)于圓 型纏繞鋼絲最大的優(yōu)勢(shì)就是，S型鋼絲作為主纜纏絲，纏繞后相互壓扣為一體， 密封效果良好，可以有效地阻擋雨水和海霧凝結(jié)水的侵入，以減少酸性介質(zhì)對(duì)塔 橋主纜的腐蝕，提高纜索的使用壽命，是大橋主纜纏絲的發(fā)展方向。2、S型鋼絲主要性能S型鋼絲質(zhì)量特性項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)線材JISG3505 （軟鋼線材）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SWRM6K抗拉強(qiáng)度2550MPa延伸率2% （標(biāo)距 150mm）扭轉(zhuǎn)次數(shù)26次（標(biāo)距200mm）鋅層重量280g/m2鋅附著性試驗(yàn)后用手指輕擦不產(chǎn)生剝落、龜裂、 起皮公稱截面 積13. 32mm2公稱周長21. 81mm單位重量3 m尺寸公差寬度±0. 15mm以下，厚度±0. 08mm以 下3、S型鋼絲的生產(chǎn)工藝模拉具有較高的尺寸精度，但模拉和操作投入較大，因此S型鋼絲的成型采用 了軋制與模拉相結(jié)合的工藝生產(chǎn)。其主要生產(chǎn)、工藝為：盤條一一半成品圓絲 拉拔一一多道次軋制一一熱鍍鋅一一模拉一一收線。S型鋼絲是帶有溝槽的異型鋼絲，鋼絲熱鍍鋅時(shí)軸向旋轉(zhuǎn)會(huì)嚴(yán)重影響鋼絲尺寸 和形狀的變化，因而必須