[科普中国]-反复弯曲试验

钢丝反复弯曲试验机试验机

钢丝反复弯曲试验机分为手动和电动两种，其主要区别在于手动弯曲试验机不能保证试验弯曲速 率的均匀性，但在张紧力装置上基本相同，其原理如下图所示。

张紧力的大小主要是通过调节张紧力装置中弹簧的位移来确定。由于没有 一个明确的指示值，通常在试验中都是将弹簧压至 任意位置将钢丝通过卡口固定好后松开弹簧进行试 验，这样就造成同一丝径的钢丝在进行多次试验时 采用的张紧力并不相同。 在加装过程中，首先考虑了直接在张紧力装置 上加装力值传感器。使用该方法可以获得精确的张 紧力，但需要通过特定的厂家进行改造，成本较高， 对于设备的使用维护要求也较高，不适合大规模的推广应用。 钢丝反复弯曲试验机张紧力装置一般采用圆柱旋转压缩弹簧施加张紧力，如下图所示。

根据胡克定律，弹簧的位移和力值之间存在线性关系，可以通过调节位移来获得所需的力值，计算公式如下：

F=P'λ

式中F为弹簧轴向压力，N；λ为弹簧轴向压缩量，mm；P'为弹性系数，N·mm-1。1

试验方法试验试样为一般用途钢丝绳，规格为15NAT6×17+FC1610ZS，拆股钢丝直径为0.70mm，强度等级1670MPa。 试验参数为：圆柱支座半径2.50mm，圆柱支辊顶部至拨杆底部的距 离15mm，拨杆孔直径2.00mm。

截取1段长1m的钢丝绳（共6股，每股除中心 丝外有36根钢丝），随机选取1股进行折股，然后在每根钢丝上分别截取4段200mm长的试样进行试 验。由于制绳钢丝在拆股后，钢丝具有特许的螺旋状结构，试样存在一定程度的扭曲，用手矫直后进行试验。在未改造前的试验机上先进行1组试验，然 后在改造后的试验机上进行3组试验，张紧力分别选取3，13，112N，共进行4组试验，每种试验条件重复测试5次，记录实验结果。

电工钢反复弯曲试验的影响因素试样宽度由于不同标准对反复弯曲试样的宽度要求并不 一致，因此在标准允许的宽度范围内，选50W600牌号，挑选20，25，30，35，40mm共5个宽度规格择，在相同试验条件下进行测量，具体结果见下表：

由表可知，随着试样宽度的增加，试样反复弯曲次数也在不断增加，且纵向增加幅度大于横向增加幅度。这主要是因为随着试样宽度的增加，但试验装置施加的总拉力没有变化，导致单位横截面积上所承受的力值相应减少导致的。

晶粒位向由于取向电工钢与无取向电工钢的内部组织存 在本质差异，因此在确定电工钢反复弯曲次数时，一定要明确试样的方向，这在取向电工钢中表现的尤 为突出。对无取向电工钢而言，纵向试样的反复弯 曲次数总是大于横向的，一般高出2~5次。 而对取向电工钢而言，沿轧向和横向分别取样，并按轧向和横向分别进行弯曲试验，结果是横向试 样的反复弯曲次数在10～17次，轧向试样的反复 弯曲次数在20~28次，波动较大。

如下表所示，27Q120等一般取向钢系列纵横向相差不大，典型值为横向14次，纵向19次，相差5次；而27QG120等高磁感取向硅钢系列典型值为横向13次，纵向 28次，纵横向相差约2倍。

拉紧力及弯曲半径关于拉紧力、弯曲半径对电工钢反复弯曲试验次数的影响，已有学者做了相关研究。大量试验的结果表明：

1、不论纵向试样还是横向试样，随着拉紧力的增加，反复弯曲次数均不断减小；当拉紧力达到60N以上时，对反复弯曲次数的影响不大。现在国内大多仍采用弹簧施加拉紧力，建议国家标准对弹簧的压缩长度和劲度系数进行限定。

2、随着弯曲半径的增加，反复弯曲次数也在不断增加。 综上所述，不管采用何种方式拉紧试样，拉紧力建议至少为60N，弯曲半径仍采用目前产品标准推荐的5mm。

支座顶部与拨杆底部的距离鉴于国内外标准在支座顶部与拨杆底部间的距离设置不一样的情况，选取不同牌号的无取向硅钢， 用同一反复弯曲试验仪分别调节支座顶部到拨杆底 部的距离为25mm和50mm，然后测试其反复弯曲次数，结果见下表，表中反复弯曲次数为10次测量的平均值。

由表可知，当支座顶部到拨杆底部的距离减 小时，反复弯曲次数也在相应地减小，分别采用国内标准允许的距离上下限进行测试时，反复弯曲次数约相差2次。虽然支座顶部到拨杆底部的距离变化对反复弯曲次数的影响不大，但从检测结果一致性和用户考虑，建议采用25mm。2