钢丝绳铝合金压制接头的失效分析

疲劳强度
一 ＭＰ １ ａ ／
／ ａ ＭＰ
ｏｄ ａ ， ＭＰ
所 以套 的体积 为
竹 ・ ９ ＿ ） Ｚ＝ （ ２Ａ２ ・
数 值
２ １
２ ５
２ ３
１． ２５
（） ２ 接头受力分析。
式中
ｆ
２
２ ２ｐ ３
Ｐ破 —— 钢丝 绳破 断拉力 ，Ｎ ； ｆ ——套 的长 度 ，ｍｍ ；
夹固定 、编结固定 、楔块楔套连接 、锥形套浇铸法 连接和铝合金套压制连接等 。 用铝合金 套压 制连接时 ，采用 可靠 的工艺方 法使铝合金套与钢丝绳紧密牢固地贴合 ，连接强度
应 达到 钢丝 绳 的破断拉 力 。
ｌ 铝合金压 制接头 【 ｚ及其特点 ・］ ，
目前 国 内外 已广泛采用铝合金压制接头 的连 接方式 ，接头的外形如图 １ 所示 ，具体构造是在钢 丝绳的结合端套一个耐腐蚀的铝镁合金套管 ，在套
９ ４
建蔬 札械
压 制接 头采用 Ｇ ３ ９ 中 Ｌ ２ Ｂ １１ Ｆ 铝合 金材料 制 造 ，其机 械性 能为 ： 抗拉强度 伸率
根据能量理论计算总应力 。按照边界条件 ，推导出 ≥ １０ ａ ７ ＭＰ ，延 以下的关系 （ 计算过程略 ）
≥ ２ ％。与接头相 匹配的钢丝绳应 符合 ０
ＣＡＯ ａ ｇ ｘ ｎ Ｃｈ ｎ － ｉ ｇ． Ｗ Ｕ ｏ ｍｅ Ｇｕ － ｉ
钢 丝 绳 接 头 是 工 程 机 械 和起 重 吊装 设 备 的一 个 关 键零 件 ， 目前 常用 的钢丝 绳 连接方 式 有 钢丝 绳
装 时 的劳动强 度 ； （ ）体 积小 、重量 轻 ，造 型美观 。 ５
管 外 部 加 压 后 ，使 之 在 常 温下 塑性 变形 ，在 钢 丝
图 １ 钢 丝 绳 铝 合 金 压 制 接 头
由于钢丝绳结构规格繁多，公称直径相同而结
构 、绳 芯材质不 同的钢丝绳具有不 同的截面金属饱满 度 （ 金属截 面积与公 称直径外 接 圆的面积 比 ） ，采用
同样大小和厚度的铝合金套会压出不同的套管外径。
＜ ０ ４ ＜ ０６ ＜ ０ １ ０ ９ ． ． ． ．
０１ ．５～
０４ ．
根据钢丝绳与接头滑移 的等强度条件 ，可得
Ｐ破＝ｒ Ａ’ ’ ７ ＺＰ ｆ
ＩＰ ／（ｒ Ｐ’ ） ＝ ７ Ａ‘ ｆ
表 ２ 机械 性能 项 目 屈服强度 抗拉 强度
０２
伸长率
６ ％ ，
钢 丝绳铝合金压 制接 头的失效分析
曹长 兴 ，吴 国梅
（ 州新 大 方重工 科技 有 限公司 ，河南 郑 郑州 ４０６ ５ ０４）
［ 摘要 ］ 针对钢丝绳铝合金压制接头的失效特别是断裂失效的实际问题 ，对压制接头进行受力分析 ； 利用扫描 电镜对失效断 口的形貌及属性进行 了分析，同时检测 了失效铝合金压制接头材料的化学成分 、 力学性能和金相组织 。确定 了微 观组织中的疏松等缺陷是造成铝合金压制接头失效的主要原 因，并提出
／／／／ Ｐ
－
． ／ ／
／ ／ ＂
—
卜
摩擦系数。 的临界 比值为
从式中可知 ｐ ／
， ，
１
／ ／ ＂
／
Ｉ ＇ ｆ
４． ４
￣ ５ ３ 。ｐ．ｏ —２． ．０＇ － —３ ￣３ ．２ ３ ＝ ５． Ｏ ｚ
Ｆ
２２ 分 析讨论 ．
由 以 上 分 析 可 知 ，压 强 Ｐ不 能 大 于 ０５ 。 ．３ 这 要 求 接 头 在 压 制 过 程 中严 格 控 制 正压 力 Ｐ的 大
载荷 。
钢丝 绳铝 合金 接头 的特 点如 下 ：
（ ）结合强度高 ，在钢丝绳破断后 铝合金套 １
也不 会滑 出 ；
２ 铝合金压制接头失效的力学分析
２１ 力学 模型 的建 立 Ⅲ ．
（） ２ 可减少钢丝绳的装夹余 量 ，节约钢丝绳 ， 对于多根短钢丝绳 的端部固定 ，效果尤为显著 ；
（ ）由于用 防锈 的铝 合金充填在钢丝绳股之 ３
间，使腐蚀性介质无法侵入 ，从而延长了钢丝绳的
（） １ 接头材料的化学和物理参数。
［ 收稿 日期 ］２ １－ ６ １ ０ １０—５
［ 通讯地址 ］曹长兴 ，郑 州市二七 区马寨镇工业园区明辉路 使用寿命 ； １ 号 （ ）工艺简单 、生产效率高 ，可减轻工 人安 ４
了改进方 案 。
［ 关键词 ］ 钢丝绳铝合金压制接头 ； 失效分析 ； 预变形 ［ 中图分类号 ］ Ｇ ５ ． ６ Ｔ ３６ ＋ ４ ［ 文献标识码 ］ ［ Ｂ 文章编号 ］１０— ５ Ｘ （ ０ １ １０９ — ５ ０ １５４ ２ １ ）１－ ０４ ０
Ｆａ ｌ ｅ ａ ｌ ｓｓｏ ｌ ｍ ｉ ｕｍ ｌｏ ｘ ｒ ｅ ｏ ｎｅ ｔ ｒｏ ｒ ｏ ｅ ｉ ｕｒ ｎａ ｙ ｉ ｆａ ｕ ｎ ａ ｌ ｙ ｅ ｔ ｕｄ ｄ ｃ ｎ ｃ ｏ ｆｗｉ ｅｒ ｐ
式 中 的外 径 ，ｍｍ；
表 １ 化 学成 分 化学元素 Ｍｇ Ｆ Ｍｎ ｅ
含量 ／ ２ ％
２８ ． ＜ ０４ ．
性 能 见表 １ 表 ２ 和 。
Ａ ——套的内径 ，ｍ ； ｍ Ｐ ——套 的挤压压强 ，ＭＰ ａ； 。 ． 广 铝合金的屈服极限，ＭＰ 。 ａ
Ｓ Ｆ ＋ ｉ Ｃ 其 它 ｉ ｅ Ｓ ｕ
：
Ｇ １２ Ｂ８ １ Ｂ１０ 、Ｇ ９８中所 规 定 的圆股 钢丝 绳 ，公称 抗 拉 强 度 不 大 于 １７ＭＰ 。 接 头 工 作 环 境 温 度 范 围 ７０ ａ
一
１ Ｊ ／ √
４４＿） ２ ． ２
４ ℃ 一＋ ５ ℃。接头材料的具体化学成分及机械 ０ １０
国内外对铝合金压制接头失效分析 的研究不 多 ，为了促进国内钢丝绳端部连接技术的发展，扩 大铝合金压制接头在钢丝绳连接中的应用 ，对铝合 金压制接头的失效问题进行研究很有必要 ，而对其
中最 危 险 的断 裂失 效 的研究更 有 现实 的意义 。
绳股 之间挤 满铝镁合金 ，利用铝镁合金 和钢丝绳 之间以及钢丝绳和钢丝绳之间的摩擦作用承受轴向