抑制钢丝绳微动疲劳的有效方法

钢丝绳是起重设备不可或缺的重要配件，为了提高效率，起重设备向着高速运行且承受大载荷的方向发展，因而对钢丝绳的耐疲劳性能要求越来越高。大气环境中使用的起重钢丝绳，造成其失效的主要原因是微动疲劳，即微动磨损、疲劳和氧化腐蚀的复合作用造成钢丝绳的失效，其过程大致包括钢丝绳直径减小、局部断丝、断丝增多、出现断股、断股增多或断绳。 对此问题，无锡通用钢绳有限公司提出了制备磷化涂层的方法，即对制绳钢丝进行磷化处理，在钢丝表面形成一层磷化膜涂层。实践证明，这种磷化涂层与润滑脂共同作用可以达到降低钢丝之间摩擦因数、抑制微动磨损发生和提高钢丝防氧化抗腐蚀能力的综合效果，从而有效抑制、延缓微动疲劳的发生，提高钢丝绳耐疲劳性能。而且，磷化膜的存在，还可以吸收部分震动能量并减弱钢丝绳运行过程中产生的噪音。制备磷化涂层的工艺流程如下：上线脱脂热水洗含酸水洗酸洗水洗锰系或锌锰系磷化水洗烘干收线。由于制绳钢丝普遍经过总压缩率75%~93%的冷拉，使钢丝内部形成变形织构，钢丝内部原子积聚了较高的内能，有利于磷化过程中化学反应的快速进行。为了保证耐磨磷化涂层对制绳钢丝的保护效果，他们建议制绳钢丝磷化膜面质量控制在15~30g/m2，并使用锰系或锌锰系等耐磨、耐蚀效果突出的磷化配方。 钢丝绳的品种繁多结构各异，磷化涂层对不同用途钢丝绳使用寿命的延长幅度存在一定差异。对一定直径的钢丝绳而言，钢丝绳内部钢丝直径越小，使用过程中钢丝绳能够产生微动磨损的摩擦表面越多，微动磨损对使用寿命的影响程度也越大，这种情况下磷化涂层对微动疲劳的防护及延长使用寿命的效果最突出。磷化涂层钢丝绳与同结构、同材质、同力学性能的光面钢丝绳相比，使用寿命的主要影响因素包括：磷化膜的耐磨性能、磷化膜的耐蚀性能、磷化膜的膜重、钢丝绳承载载荷大小、钢丝绳变向滑轮直径、润滑脂性能、钢丝绳内部摩擦表面大小等。 检测表明，钢丝磷化前后力学性能几乎没有变化，即使采用重膜，磷化钢丝直径的增加值也非常有限，可以保证钢丝绳破断拉力总和及直径精度等指标符合要求。对钢丝绳用户而言，在钢丝绳符合标准的前提下，钢丝绳的使用寿命越长则单位使用成本越低；钢丝绳的使用寿命稳定性越好，即相同条件下不同批次钢丝绳的使用寿命波动范围越小，就越有利于钢丝绳的日常管理及维护。 由于重膜磷化具有良好的抗腐蚀能力，在磷化钢丝表面涂敷润滑脂可以起到良好的封闭作用，两者的复合作用可使钢丝绳抗腐蚀能力大幅度提高，因此磷化钢丝绳不仅是光面钢丝绳的理想替代者，也可以部分替代B级薄锌层的镀锌钢丝绳，应用前景十分广阔。（钢研）