呂 青，湯建忠，崔恒偉，鄒國華，趙 同

（江蘇興達鋼簾線股份有限公司，江蘇 泰州 225721）

反復彎曲試驗次數(shù)是膠管鋼絲的重要力學性能指標之一，反映了膠管鋼絲的韌性[1]，目前國內(nèi)外關于膠管鋼絲的產(chǎn)品標準均對反復彎曲指標做出了明確的規(guī)定。在測試過程中，除試樣本身性能的影響外，不同試驗方法和試驗條件對測試結果也有一定的影響，如圓柱支座半徑和張緊力等。本工作通過研究反復彎曲的試驗條件，探討膠管鋼絲反復彎曲試驗的影響因素。

1 試驗儀器

WJJ-6C型機動彎折試驗機，寧夏青山試驗機有限公司產(chǎn)品，其工作原理如圖1所示，在撥桿部位使用彈簧控制樣品測試的張緊力。

2 試驗過程

2.1 圓柱支座半徑的影響

涂應宏等[2]指出，圓柱支座半徑對金屬線材彎曲次數(shù)有重大影響，且兩者呈近似冪指數(shù)的關系，隨著圓柱支座半徑的增大，金屬線材的反復彎曲次數(shù)會明顯增加。

在GB/T 238—2013《金屬材料 線材 反復彎曲試驗方法》中規(guī)定根據(jù)線材不同公稱直徑選擇不同的圓柱支座半徑，如表1所示，但在GB/T 11182—2017《橡膠軟管增強用鋼絲》中規(guī)定，所有膠管鋼絲均采用2.5 mm的圓柱支座半徑測試反復彎曲性能。

表1 鋼絲反復彎曲試驗參數(shù) mm

選取 直 徑為0.25，0.295，0.35，0.50和0.65 mm的膠管鋼絲在不同圓柱支座半徑條件下進行反復彎曲試驗，結果如表2所示。

表2 膠管鋼絲在不同圓柱支座半徑條件下的彎曲試驗結果

從表2可以看出，不同圓柱支座半徑對金屬線材彎曲次數(shù)有重大影響，圓柱支座半徑越小，彎曲次數(shù)越少，且兩者呈近似冪指數(shù)的關系，這種規(guī)律在直徑較小膠管鋼絲上表現(xiàn)更明顯。

同時也可以看到，根據(jù)GB/T 238—2013選擇圓柱支座半徑，膠管鋼絲彎曲次數(shù)極差更小。

目前國內(nèi)外膠管鋼絲的彎曲試驗均采用2.5 mm圓柱支座半徑，必然導致極差大，試驗結果不能準確反映鋼絲的彎曲性能，甚至會造成誤判。

2.2 張緊力的影響

GB/T 238—2013規(guī)定，為確保試樣與圓柱支座圓弧面的連續(xù)接觸，對試樣施加的張緊力不超過其公稱抗拉強度相對力值（公稱破斷力）的2%，而張緊力的大小主要通過調(diào)節(jié)彈簧位移來確定。根據(jù)胡克定律，彈簧位移與力值存在以下線性關系[3]：

式中F——彈簧軸向壓力，N；

P——彈簧彈性系數(shù)，N·mm-1；

λ——彈簧軸向壓縮量，mm。

彈簧彈性系數(shù)通常是一個常數(shù)，可根據(jù)彈簧的切變模量、直徑、有效圈數(shù)和旋繞比直接計算。本次試驗選用的WJJ-6C型機動彎折試驗機配備有兩種彈簧，簧絲直徑分別為1.0和1.8 mm，同時該儀器已制作刻度尺，可根據(jù)彈簧壓縮量直接確定鋼絲的張緊力大小，如圖2所示。

當張緊力在2～10 N之間時，選擇簧絲直徑為1.0 mm的彈簧；當張緊力在10～60 N之間時，選擇簧絲直徑為1.8 mm的彈簧。

選 取 直徑 為0.25，0.295，0.35，0.50和0.65 mm的膠管鋼絲在不同張緊力條件下進行反復彎曲試驗，為便于比較張緊力對膠管鋼絲彎曲試驗結果的影響，結合筆者在測試過程中發(fā)現(xiàn)由于彈簧選取不合理導致張緊力超過試樣公稱破斷力2%的情況，選擇施加的張緊力分別為試樣公稱破斷力的1%，2%，5%和10%，試驗結果如表3所示。

表3 膠管鋼絲在不同張緊力條件下的彎曲試驗結果

從表3可以看出：不同張緊力對膠管鋼絲反復彎曲性能有一定的影響，在滿足不超過試樣公稱破斷力2%時，張緊力對膠管鋼絲彎曲次數(shù)的影響并不明顯；當張緊力超過公稱破斷力2%時，膠管鋼絲反復彎曲次數(shù)明顯減少，特別是較細規(guī)格膠管鋼絲對張緊力更為敏感。

在掃描電子顯微鏡下觀察膠管鋼絲反復彎曲斷口的形貌。張緊力設為試樣公稱破斷力的1%～2%時斷口如圖3所示，因鋼絲反復彎曲導致彎曲表面和內(nèi)部均出現(xiàn)大量裂紋，鋼絲達到疲勞極限出現(xiàn)斷裂，屬于典型的反復彎曲斷口。隨著張緊力的不斷增大，出現(xiàn)頸縮狀斷口的概率不斷增大，在張緊力達到試樣公稱破斷力的10%時，出現(xiàn)了如圖4所示的頸縮狀彎曲斷口，主要是因為鋼絲不僅受到交變彎曲應力的影響，同時還受到了較大張緊力的作用，隨著彎曲次數(shù)的不斷增加，不同晶面可能出現(xiàn)滑移錯位缺陷，鋼絲在反復彎曲中出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，導致反復彎曲性能下降。

3 結論

（1）圓柱支座半徑越小，膠管鋼絲彎曲次數(shù)越少，且兩者呈近似冪指數(shù)的關系，這種規(guī)律在較細規(guī)格膠管鋼絲上表現(xiàn)更明顯。

（2）按照GB/T 238—2013選擇圓柱支座半徑，膠管鋼絲彎曲次數(shù)極差更小，檢測結果更穩(wěn)定，可降低膠管鋼絲性能誤判的風險。

（3）張緊力過大會導致膠管鋼絲的彎曲性能明顯下降，為了保證彎折試驗機能準確檢測膠管鋼絲彎曲性能，減少儀器誤差導致的檢測結果不準確現(xiàn)象，應對檢測過程中的張緊力進行監(jiān)控，確保張緊力持續(xù)滿足標準要求。