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锰系磷化涂层提高曳引电梯钢丝绳疲劳寿命原理分析.pdf 5页
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2016年一一生主三茎垫查婴窒一——：!竺锰系磷化涂层提高曳引电梯钢丝绳疲劳寿命原理分析崔影(无锡通用钢绳有限公司，江苏无锡214196)摘要：微动疲劳是造成曳引电梯钢丝绳失效的主要原因，微动疲劳既微动磨损与疲劳的共同作用。使用锰系磷化钢丝直接捻制电梯钢丝绳即磷化涂层曳引电梯钢丝绳，制绳钢丝经过锰系或锌锰系耐磨磷化处理，磷化膜可以有效提高钢丝表面的耐磨性和耐蚀性，磷化膜与润滑脂的复合作用，可以有效抑制钢丝表面微动磨损的快速发生，延迟疲劳微裂纹在钢丝表面和次表面的萌生，从而超大幅度延长曳引电梯钢丝绳的疲劳寿命(使用寿命)。关键词：电梯钢丝绳；微动磨损；润滑：耐磨：疲劳寿命1微动疲劳是造成曳引电梯钢丝绳失效的主要原因受制绳钢丝物理性能及钢丝绳螺旋状捻制结构的影响，钢丝绳使用过程中受到轴向拉应力作用时会发生一定的轴向伸长变形，正常使用情况下的伸长变形为弹性伸长变形。钢丝绳使用过程中加载与卸载时，钢丝绳承受轴向应力的大小变化必然导致钢丝绳的弹性伸长量随之变化，钢丝绳内部任意两根相互接触的钢丝弹性伸长变形不同步时，它们之间将发生相对滑动，这种相对滑动的幅度一般在微米量级，被称为微动，由微动引起的表面磨损称为微动磨损，钢丝绳的失效过程是微动磨损与疲劳共同作用的结果，即在大气环境中使用的钢丝绳，造成其失效的主要原因是微动疲劳【lJ。钢丝绳内部发生的微动磨损部位，包括股绳之间钢丝表面互相摩擦产生的表面磨损、股绳内部同心层钢丝及不同层钢丝之间产生的微动磨损。钢丝绳使用中是逐步失效的过程，首先发生的是钢丝绳内钢丝表面的磨损，包括钢丝绳外表面的磨损与绳内钢丝表面的微动磨损，磨损的外在表现就是钢丝绳直径的逐渐减小。磨损与氧化锈蚀往往共同发生，磨损与氧化锈蚀行为一般彼此互相加速，磨损造成氧化层从基体脱落，润滑失效将导致磨损加剧。在曳引电梯钢丝绳疲劳试验后，拆股检验中经常见到的棕红色锈迹，就是疲劳试验过程中钢丝之间微动磨损产生的磨屑并在空气中迅速氧化锈蚀的结果，其化学成分为三氧化二铁，测量制绳钢丝试验前后的直径并进行对比，可以确认钢丝表面在试验过程中发生了微动磨损以及磨损的严重程度。磨损与锈蚀均会造成钢丝横截面积的减小，在承载负荷一定的情况下，磨损量越大则钢丝因横截面积减小而使其承受的拉应力趋于增大。促进应力集中的发生，而应力集中又促使疲劳微裂纹在钢丝表面及次表面的磨损损伤处或其它缺陷处的萌生。磨损过程中在钢丝表面形成的微裂纹，其扩展的结果，一种可能是造成磨屑的形成并从钢丝基体脱落，另一种可能就是沿钢丝径向扩展并最终造成钢丝的疲劳断裂，钢丝绳使用过程中的变向滑轮直径越小，钢丝绳在变向滑轮处受到的弯曲应力越大，微裂纹向钢丝径向扩展的几率越大并速率越快，加速钢丝的疲劳断裂进程。曳引电梯钢丝绳是钢丝绳众多品种中的一个十分重要的品种，在大气环境中使用，曳引电梯钢丝绳的失效也遵循上述规律。2延长曳引电梯钢丝绳疲劳寿命(使用寿命)原理大气环境中使用的曳引电梯钢丝绳，造成其失效的主要原因是微动疲劳，因此，延长曳引电万方数据·106,全国金属制品信息网第24届年会论文集2016定梯钢丝绳疲劳寿命的技术措施，必须对微动疲劳的过程具有明显的抑制或延缓效果，具体而言就是必须能够抑制钢丝表面微动磨损损伤及腐蚀的快速发生，同时能够有效减缓疲劳微裂纹的萌生与扩展的速率’21。所有针对延长曳引电梯钢丝绳疲劳寿命的技术措施均需以此为原则制定与实施，包括曳引电梯钢丝绳结构的设计、生产过程、质量控制和使用环节中的设计及维护保养等措施。钢丝绳内部钢丝之间的微动，是维持钢丝绳固有特性的必然条件，如钢丝绳的柔韧性，消除钢丝之间的微动则钢丝绳的柔韧性随之消失，因而不能通过技术手段消除钢丝之间的微动，只能通过技术措施防护微动带来的钢丝表面的微动磨损损伤。具体方法如下：为了抑制微动磨损的发生，可以通过良好的润滑降低钢丝之间的摩擦因数；通过表面处理技术提高制绳钢丝表面的耐磨性；通过增加钢丝之间的接触面积降低磨损速率，如通过锻打、拉拔、辊压等措施制造的压实类钢丝绳。为了抑制疲劳微裂纹的萌生与扩展速率，选用纯净度高、脆性夹杂物少的优质碳素结构钢盘条；制绳钢丝最终热处理后，理想的金相组织是索氏体，索氏体化率越高越好；避免使用过程中的应力集中并减小钢丝绳承受的弯曲应力，如选用绳轮直径不宜过小；最终热处理的钢丝需要确定比较合理的冷拉工艺，确保制绳钢丝强度、韧性的范围属于最佳组合即做到高强度、高韧性的最佳组合；使用高质量合绳机捻制钢丝绳，保证钢丝绳的捻制质量，减小钢丝绳残余应力以稳定钢丝绳物理结构等。3磷化涂层钢丝绳专利技术磷化涂层钢丝绳专利技术，依据其专利说明书所描述，即将制绳钢丝通过耐磨磷化处理，在钢丝表面形成磷化膜，磷化膜面质量控制在3～60g／m2，然后使用磷化制绳钢丝直接捻制股、钢芯及钢丝绳。按此工艺生产
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锰系磷化涂层钢丝绳在曳引电梯中的应用_崔影
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