高性能細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩研發(fā)
1問(wèn)題的提出
壓實(shí)鋼絲繩適用于港口機(jī)械、礦井提升、索道牽引、起重運(yùn)輸?shù)戎匾獔?chǎng)合，是國(guó)內(nèi)外優(yōu)先發(fā)展的高效鋼絲繩品種之一，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高性能壓實(shí)鋼絲繩的需求越來(lái)越大1。在壓實(shí)鋼絲繩中，股中鋼絲、繩中繩股或二者兼而有之呈現(xiàn)出壓實(shí)狀態(tài)。
高性能細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩以其填充系數(shù)大、表面光滑、伸長(zhǎng)率小、破斷拉力高、尺寸精度高等特性，廣泛應(yīng)用于汽車推拉索、摩托車控制拉索、高檔自行車剎車線等場(chǎng)合。
壓實(shí)鋼絲繩生產(chǎn)方法有拉拔法、軋制法和鍛打法3種121，或者2種方法的組合。目前國(guó)內(nèi)鋼絲繩企業(yè)已有采用模拉法生產(chǎn)壓實(shí)股，再對(duì)壓實(shí)股鋼絲繩鍛打，生產(chǎn)制造雙壓實(shí)鋼絲繩的成功實(shí)踐。
20世紀(jì)90年代起，江蘇法爾勝集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱法爾勝開始研發(fā)壓實(shí)鋼絲繩，但由于受生產(chǎn)技術(shù)、裝備、市場(chǎng)等因素限制，沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
2001年起，法爾勝重新啟動(dòng)壓實(shí)鋼絲繩研發(fā)工作，確定了以高性能、細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩為主要研發(fā)目標(biāo)的課題。
2002年，在確定生產(chǎn)方法之前，通過(guò)資料收集、與業(yè)內(nèi)工程技術(shù)人員交流，并結(jié)合生產(chǎn)產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)3種生產(chǎn)方法分別進(jìn)行工藝試驗(yàn)對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果得知：采用拉拔法、軋制法生產(chǎn)壓實(shí)鋼絲繩，生產(chǎn)效率相對(duì)較高，但是內(nèi)外層鋼絲變形不均勻，變形較難涉及到內(nèi)層鋼絲，鋼絲殘余應(yīng)力較大；而采用鍛打法生產(chǎn)的壓實(shí)鋼絲繩內(nèi)外層鋼絲變形均勻，變形較易涉及到內(nèi)層鋼絲，鋼絲的殘余應(yīng)力較小，在性能上更具優(yōu)勢(shì)，因此決定采用鍛打法研發(fā)壓實(shí)鋼絲繩。
2鍛打壓實(shí)鋼絲繩的研制
21設(shè)備選購(gòu)
在鍛打設(shè)備的選擇上，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，選擇西北機(jī)器廠生產(chǎn)的Q15/T型旋鍛機(jī)和江蘇某線軟軸軟管廠使用的ZP-200型旋鍛機(jī)。以及德國(guó)某公司生產(chǎn)的HE-16V型旋鍛機(jī)作為鍛打設(shè)備，結(jié)合市場(chǎng)需求，選擇了市場(chǎng)需求量較大的K1×19S-1.5壓實(shí)鋼絲繩作為研發(fā)目標(biāo)。配絲設(shè)計(jì)：=046
mm？=023m =040m 分別在上述3個(gè)設(shè)備上對(duì)1×19S-1.6鋼絲繩進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表1
疲勞標(biāo)準(zhǔn)為Q320231923-99美航疲勞標(biāo)準(zhǔn)采用ML-W-83420D由表1看出，使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備，生產(chǎn)的K1×19S-1.5壓實(shí)鋼絲繩的單絲平均強(qiáng)度、破斷拉力、鋅層面質(zhì)量以及扭轉(zhuǎn)次數(shù)變化不明顯；而疲勞次數(shù)使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備均下降了約25%，進(jìn)口設(shè)備無(wú)明顯變化。
此外，還對(duì)1×71×19M1×19W7×77×
19M等不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格的鋼絲繩進(jìn)行鍛打試驗(yàn)，并對(duì)比破斷拉力、疲勞性能、表面質(zhì)量等性能，結(jié)果證實(shí)，采用HE-16V設(shè)備生產(chǎn)的鍛打鋼絲繩與715/F DZP-200生產(chǎn)的鋼絲繩相比，各項(xiàng)指標(biāo)均具有較大的優(yōu)勢(shì)，最終決定引進(jìn)德國(guó)HE-16V旋鍛機(jī)進(jìn)行研發(fā)、生產(chǎn)。
通過(guò)對(duì)相當(dāng)數(shù)量的點(diǎn)接觸鋼絲繩進(jìn)行鍛打，在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上取得了理論上的新認(rèn)識(shí)：在控制點(diǎn)接觸鋼絲繩鍛打總量變形率）和鍛打次數(shù)，并在使用進(jìn)口設(shè)備的條件下，可以保證鋼絲繩彎曲疲勞次數(shù)不明顯降低。
2.2鍛打模具國(guó)產(chǎn)化
2003年引進(jìn)的設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束，由于其只配套了按要求設(shè)計(jì)的一種規(guī)格的模具，而從國(guó)外采購(gòu)模具，不僅價(jià)格高，而且生產(chǎn)、交貨周期長(zhǎng)，不能滿足多規(guī)格、多品種試驗(yàn)和生產(chǎn)的需求，因此在進(jìn)行工藝試驗(yàn)的同時(shí)，通過(guò)測(cè)繪模具外形，檢測(cè)模具硬度，同時(shí)參照進(jìn)口模具的各項(xiàng)性能要求，結(jié)合生產(chǎn)需要，開展鍛打模具的國(guó)產(chǎn)化工作。就模具的材料、加工工藝以及與設(shè)備配套試用等情況，結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)行反復(fù)選擇、比較、調(diào)整，最終基本實(shí)現(xiàn)了模具的國(guó)產(chǎn)化，降低了成本，同時(shí)對(duì)模具的保養(yǎng)、維護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)。
23生產(chǎn)工藝探索
基于市場(chǎng)調(diào)研得到的產(chǎn)品信息，以及公司生產(chǎn)實(shí)際情況，鍛打鋼絲繩的試生產(chǎn)大多采用點(diǎn)接觸鋼絲繩。
關(guān)于點(diǎn)接觸鋼絲繩可否鍛打的問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)鋼絲繩行業(yè)有不同認(rèn)識(shí)。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為點(diǎn)接觸鋼絲繩不能或者不宜鍛打。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有相當(dāng)數(shù)量廠家，根據(jù)不同行業(yè)用戶的需求，進(jìn)行了點(diǎn)接觸鋼絲繩鍛打的嘗試，并把產(chǎn)品推向汽車推拉索、高檔自行車剎車線、醫(yī)療保健器械等市場(chǎng)。
試制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格的鋼絲繩采用不同的絲徑配比、不同斷面壓縮率，鍛打后其各項(xiàng)性能均有不同，因此鍛打鋼絲繩的生產(chǎn)工藝必須精確設(shè)計(jì)11。
鍛打壓實(shí)鋼絲繩的工作方式是通過(guò)滾珠的高速旋轉(zhuǎn)，由鍛錘推動(dòng)四瓣組成的圓形模具擊打中間的鋼絲繩促使其變形。鋼絲繩在變形過(guò)程中，表面鋼絲變平，中間縫隙減小，鋼絲與鋼絲之間的接觸由點(diǎn)接觸變成了壓實(shí)狀態(tài)，因此，對(duì)點(diǎn)接觸鋼絲繩絲徑配比越好、實(shí)際配用鋼絲的直徑差異越小以及鋼絲繩捻制越均勻，則鍛打后的壓實(shí)鋼絲繩填充越好，金屬密度越大，對(duì)應(yīng)相同規(guī)格的普通鋼絲繩破斷拉力就越大。
在鍛打過(guò)程中，對(duì)同一根鋼絲繩，采用不同的走線速度進(jìn)行鍛打，其性能也大不相同，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表2。形量相對(duì)較小，鍛打后的鋼絲繩與原料鋼絲繩相比各方面的性能變化不大；走線速度太慢，變形量過(guò)大，鋼絲之間由于過(guò)分?jǐn)D壓，股中鋼絲相互產(chǎn)生壓痕，反而降低了鋼絲的力學(xué)性能。極端情況下，可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲的斷裂，最終損壞鋼絲繩的整體性能。點(diǎn)接觸鋼絲繩鍛打工藝的形成，不僅與原料繩鋼絲的絲徑配比、鍛打壓縮率密切相關(guān)，鍛打時(shí)的走線速度也必須嚴(yán)格控制。為確保鍛打鋼絲繩的性能，不同規(guī)格、結(jié)構(gòu)的壓實(shí)鋼絲繩在生產(chǎn)之前必須進(jìn)行小樣模擬試驗(yàn)，只有選擇最合適的鍛打工藝才能生產(chǎn)出質(zhì)量最佳的鋼絲繩。
2.4細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩的批量生產(chǎn)在進(jìn)行試驗(yàn)、積累數(shù)據(jù)、完善生產(chǎn)工藝的同時(shí)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求進(jìn)行了小批量試生產(chǎn)。從2005年開始，K1×19S-1.5K1×19M-1.5鍍鋅鍛打鋼絲繩正式向國(guó)內(nèi)客戶供貨。2006年，K1×7-
1.90不銹鍛打鋼絲繩先后通過(guò)了國(guó)外客戶的實(shí)物樣品檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)審核，產(chǎn)品開始向北美市場(chǎng)出口。
現(xiàn)用的細(xì)規(guī)格鍛打鋼絲繩生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量得到了客戶的認(rèn)可，其中鍍鋅鍛打鋼絲繩數(shù)量較大，主要供應(yīng)國(guó)內(nèi)用戶，不銹鍛打鋼絲繩主供出口。
25鍛打鋼絲繩典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝
部分已經(jīng)應(yīng)用于市場(chǎng)的典型產(chǎn)品的鍛打生產(chǎn)工藝參照表3
3結(jié)語(yǔ)
銀打設(shè)備本身是一套獨(dú)立的生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)于已經(jīng)定型的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，如果捋鋼絲繩的捻制與鍛打結(jié)合起來(lái)即可實(shí)現(xiàn)在線鍛打，從而顯著提高生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行選型、改造，并將鍛打設(shè)備安裝在普通捻股機(jī)的壓線模之后，即可生產(chǎn)出壓實(shí)鋼絲繩。并實(shí)現(xiàn)在線生產(chǎn)14。鍛打設(shè)備與捻繩裝備組合生產(chǎn)線如圖1所示。“在線變形”具有省設(shè)備、省工時(shí)、省場(chǎng)地、省人員的特點(diǎn)。但需要高質(zhì)量的捻股裝備以及有較強(qiáng)責(zé)任心的操作人員相配合。
3結(jié)語(yǔ)
壓實(shí)鋼絲繩通常采用線接觸股繩制成，但部分點(diǎn)接觸鋼絲繩通過(guò)合理的工藝配比，制成的壓實(shí)鋼絲繩也能很好地滿足客戶對(duì)產(chǎn)品的使用要求。
國(guó)內(nèi)對(duì)壓實(shí)鋼絲繩的研發(fā)重點(diǎn)大都集中在中、大規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩的應(yīng)用上，對(duì)細(xì)小規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩涉及較少，因此對(duì)細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩不論是研發(fā)還是生產(chǎn)，都有相當(dāng)多的課題需要攻堅(jiān)。對(duì)細(xì)規(guī)格鋼絲繩鍛打后的直線性、回轉(zhuǎn)數(shù)控制、表面光潔度以及鋼絲繩在鍛打后整體性能的提升還需進(jìn)一步的研究。盡管壓實(shí)鋼絲繩具有優(yōu)點(diǎn)，但如同任何結(jié)構(gòu)鋼絲繩一樣，絕非萬(wàn)能1，只有生產(chǎn)出能夠滿足市場(chǎng)不同需求的鋼絲繩才是鋼絲繩生產(chǎn)者追求的最終目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)對(duì)壓實(shí)鋼絲繩的研發(fā)重點(diǎn)大都集中在中、大規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩的應(yīng)用上，對(duì)細(xì)小規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩涉及較少，因此對(duì)細(xì)規(guī)格壓實(shí)鋼絲繩不論是研發(fā)還是生產(chǎn)，都有相當(dāng)多的課題需要攻堅(jiān)。對(duì)細(xì)規(guī)格鋼絲繩鍛打后的直線性、回轉(zhuǎn)數(shù)控制、表面光潔度以及鋼絲繩在鍛打后整體性能的提升還需進(jìn)一步的研究。盡管壓實(shí)鋼絲繩具有優(yōu)點(diǎn)，但如同任何結(jié)構(gòu)鋼絲繩一樣，絕非萬(wàn)能1，只有生產(chǎn)出能夠滿足市場(chǎng)不同需求的鋼絲繩才是鋼絲繩生產(chǎn)者追求的最終目標(biāo)。
