耐磨钢丝绳
| 标题：耐磨钢丝绳 |
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日期：2015/7/6 14:19:42 |
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微动疲劳和磨损是钢丝绳失效的主要原因
钢丝绳是起重机械以及其他传动部位经常使用到的重要线材制品。钢丝绳在使用过程中逐渐失效的主要原因是磨损、疲劳与腐蚀。使用环境不同、钢丝绳种类不同，因此，钢丝绳失效的原因也有明显的不同。失效钢丝绳外观特征包括钢丝表面发生氧化，出现棕红色铁锈；因外部发生磨损造成直径减小；因微动磨损和微动疲劳导致钢丝绳内部钢丝出现断裂等。因此，为了延长钢丝绳的使用寿命，有必要针对钢丝绳失效的形式分析原因，寻找到适当的抑制微动磨损和微动疲劳的有效方法。
多数品种的钢丝绳是由优质碳素钢丝、纤维芯和润滑脂制造而成，部分品种钢丝绳是由不锈钢丝捻制而成。制绳钢丝以优质碳素结构钢热轧盘条为原料，制作时要将其冷拉到指定的直径，且同时要达到一定的物理性能要求。按上述工艺生产的制绳钢丝即为光面钢丝，制绳钢丝冷拉后不再做任何表面处理则直接用于捻制股绳或钢芯即为光面钢丝绳。
钢丝绳磨损包括外表面磨损和内部钢丝表面的磨损。外表面磨损是与滑轮槽等物体摩擦所致；内部钢丝表面的磨损是在使用过程中相邻钢丝之间发生相对微动而产生。
钢丝绳在失效过程中，由于微动磨损在钢丝及股绳表面形成严重的磨损损伤，进而发生钢丝的疲劳断裂，也由此证明了钢丝绳内部钢丝表面微动磨损造成的损伤与微动疲劳裂纹萌生、断裂和扩展的关联性。而微动与交变应力的共同作用会加速疲劳裂纹萌生与扩展，将明显缩短钢丝绳的使用寿命，因此，微动疲劳是造成钢丝绳最终失效的主要原因。
由于材料表面有一定的粗糙度和波纹度，因此在接触表面相对滑动时，材料变形、黏着及相对运动将黏着点撕裂时产生的材料转移及脱落所造成的损失就是磨损。正是由于钢绳内部的钢丝间存在着滑动现象才使钢绳具有如此特性，所以钢丝绳在使用过程中，钢丝间的微动是不可避免的。
纯锰磷化膜是破解磨损问题的有力措施
对于钢丝绳产品而言，为了延长钢丝绳使用寿命，在钢丝间微动不能消除的情况下，只能采取技术措施防止微动所引起的磨损。
摩擦力是产生微动损伤的原因所在，因此，降低钢丝间摩擦因数或者使钢丝表面更耐磨均可减缓、抑制微动损伤的发生。具体措施包括：通过涂敷润滑脂降低摩擦因数、提高钢丝表面耐磨性、通过涂塑达到物理性隔离的效果、增加钢丝间接触面积降低磨损速率、减缓疲劳裂纹萌生与扩展速率、防止腐蚀等。
对于钢丝产品而言，最为常见的表面处理方法是磷化处理。它具有成本低、润滑效果好，简便易行的特点，用于钢丝表面处理的历史也很长久，工艺技术更加成熟。同时，磷化膜还具有良好的电绝缘性能，能够阻碍在钢丝表面形成微电池，减少钢丝表面发生腐蚀的可能性，是首选的钢丝表面耐磨处理工艺。其中，金属的磷化大体可分为铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化、锌钙系磷化、锌锰系磷化和非晶相铁系磷化6类。
对制绳企业而言，对生产线进行部分调整改造即可满足大批量生产制绳用磷化钢丝的需求。耐磨磷化技术已经非常成熟且成本低廉，磷化涂层钢丝绳较同结构光面钢丝绳而言，其生产成本上升幅度大约为10%~15%，而磷化钢丝绳使用寿命延长获得的效益与成本的增加相比要高出许多。出色的耐疲劳性能可以帮助企业赢得市场并获得丰厚的利润回报。磷化钢丝绳不仅是光面钢丝绳的理想替代品，而且完全有能力替代进口的钢丝绳。
在钢丝冷加工过程中，对于磷化膜的厚度要求不高，磷化膜重量要求3克/平方米便可。由于锌系磷化膜在皂化后可以形成润滑性很好的硬脂酸锌层，有利于钢丝拉拔加工的进行。值得注意的是，锌系磷酸盐膜的减摩特性不如锰磷酸盐膜，减摩要求不太高的场合可采用锌系磷化膜。而采用锰系磷化处理和采用优质润滑油脂可以显著提高钢丝绳的抗微动磨损和微动疲劳的能力，提高钢丝绳使用寿命。
锰系磷化膜具有硬度和热稳定性高，减摩润滑效果好的优势，纯锰磷化工艺能够显著地降低钢丝摩擦系数。但是，纯锰磷化不同于我们常用的锌锰系、纯锌系、锌钙系、铁系等磷化，纯锰系磷化的结晶是层叠的半球状，而其他磷化的结晶是叶状或者针状。所以纯锰系磷化膜层具有较大的硬度、承载能力和热稳定性，特别适用于处理滑动摩擦件（如齿轮、轴套、汽缸套、活塞环、凸轮轴、气门挺杆、兵器部件等），提高滑动摩擦件的耐磨性能和摩擦副的磨合性能，当润滑突然中断时，磷化膜还能够吸收一定的机械应力，防止零件表面损伤。
在制绳钢丝的表面，半球状的层叠磷化膜结晶能够极好地储存润滑油，在经受应力相互挤压的过程中，半球状不会象针状一样被轻易拉断，半球内的润滑油可以保证工件表面一直处于完全的有油润滑状态，其功能相当于“膜轴承”。在工作状态下，如果制绳钢丝有晶格缺陷的表面有纯锰的磷化膜存在，就可以减缓冲击和受力强度，显著地延长缺陷晶格失效的时间。因此，制绳钢丝表面的纯锰磷化膜是解决钢丝绳微动磨损和微动疲劳问题的有力措施。
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