加工工艺对航空钢丝绳显微组织及疲劳抗力的影响

发布时间：2017-10-18 06:16

  本文关键词：加工工艺对航空钢丝绳显微组织及疲劳抗力的影响

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【摘要】：航空钢丝绳具有高疲劳性能,高表面质量以及低伸长率等特点。它的应用范围非常广泛,如工业、民用、航空等领域。随着电梯行业、航空器材等领域的飞速发展,客户对配件生产所需的航空钢丝绳要求越来越高,尤其是对航空钢丝绳的疲劳寿命提出了更高的要求。高疲劳寿命是航空钢丝绳发展的必然趋势。本文在对航空钢丝绳疲劳损伤断口进行统计分析的基础上,研究了不同热处理及镀锌工艺对航空绳预拉钢丝组织和性能及加工硬化行为的影响;研究了拉拔工艺参数对航空绳制绳钢丝组织和综合力学性能强塑积的影响;探讨了航空钢丝绳工艺参数与股结构对其疲劳抗力的影响。优化后的热处理、镀锌、拉拔工艺和航空钢丝绳股结构可用于指导提高航空钢丝绳疲劳寿命实际生产。分析了常见航空钢丝绳疲劳损伤的断口,包括原料夹杂,制造过程的损伤及表面磨损,其中制造过程中的损伤是造成航空绳疲劳损伤的主要原因。对每种损伤造成的原因进行了详细分析,确定了航空钢丝绳制造过程中工艺优化的方向。通过考察热镀锌和电镀锌两种不同的镀锌方式下锌层的组织形貌以及预拉钢丝的力学性能,研究了不同工艺下预拉钢丝的加工硬化行为。结果表明铅浴组织均匀性优于水浴,加工硬化指数高,热镀锌与电镀锌相比存在短暂回复后塑性上升,其加工硬化指数比电镀锌高。通过对不同拉拔工艺下制绳钢丝组织及力学性能的研究,发现总压缩率在97%时的制绳钢丝具有最佳的扭转性能,其对应的制绳钢丝强塑积最大,达到12464MPa%。通过对比利用不同工艺参数制造的钢丝所捻制的钢丝绳的疲劳抗力,确定最佳工艺配合是采用1.2mm的预拉钢丝经过铅浴后热镀锌。最后,设计了W结构中心股,探讨分析了W结构中心股与普通结构的航空钢丝绳疲劳抗力的差异,试验证明了W结构中心股的航空绳明显优于普通结构的航空钢丝绳。
【关键词】：钢丝绳 疲劳抗力 热处理镀锌工艺 拉拔工艺 股结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V252
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 钢丝绳的发展9-14
• 1.1.1 钢丝绳的分类10-11
• 1.1.2 钢丝绳的产品特点11-12
• 1.1.3 钢丝绳的主要性能指标12-13
• 1.1.4 钢丝绳的生产流程13-14
• 1.2 航空钢丝绳的疲劳14-23
• 1.2.1 航空钢丝绳的疲劳类型14
• 1.2.2 航空钢丝绳的疲劳行为14-16
• 1.2.3 航空钢丝绳的疲劳研究现状16-17
• 1.2.4 航空钢丝绳的疲劳试验机种类17-18
• 1.2.5 航空钢丝绳的疲劳试验方法18
• 1.2.6 影响航空钢丝绳疲劳寿命的因素18-23
• 1.3 本文的研究目的和内容23-25
• 第2章 航空钢丝绳生产工艺及研究方法25-32
• 2.1 试验用原料25
• 2.2 航空钢丝绳的生产工艺25-26
• 2.3 航空钢丝绳的主要生产设备26-28
• 2.3.1 拉丝设备26
• 2.3.2 热处理设备26-27
• 2.3.3 镀锌设备27-28
• 2.3.4 捻制设备28
• 2.4 性能检测方法28-31
• 2.4.1 钢丝拉伸检测方法28
• 2.4.2 钢丝扭转检测方法28-29
• 2.4.3 钢丝绳的疲劳检测方法29-30
• 2.4.4 钢丝绳的破断拉力检测方法30-31
• 2.5 组织观察方法31-32
• 第3章 航空绳疲劳损伤分析32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 疲劳损伤断口的统计分析32-38
• 3.2.1 原料夹杂断口32-34
• 3.2.2 制造过程损伤断口34-36
• 3.2.3 表面磨损断口36-38
• 3.3 提高疲劳性能的工艺途径设计38-40
• 3.3.1 原材料38-39
• 3.3.2 热处理镀锌39
• 3.3.3 拉拔工艺39
• 3.3.4 捻制结构39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 热处理和镀锌工艺对预拉钢丝组织及加工硬化行为的影响41-58
• 4.1 引言41
• 4.2 不同热处理工艺对预拉钢丝组织及加工硬化行为的影响41-48
• 4.2.1 不同热处理工艺下预拉钢丝的组织观察和分析42-43
• 4.2.2 铅浴组织分析43
• 4.2.3 水浴组织分析43-44
• 4.2.4 不同热处理工艺下预拉钢丝力学性能分析44-45
• 4.2.5 不同热处理工艺下预拉钢丝的加工硬化行为45-48
• 4.3 不同镀锌工艺对预拉钢丝组织及加工硬化行为的影响48-56
• 4.3.1 电镀锌层形成过程48-49
• 4.3.2 热镀锌层形成过程49-50
• 4.3.3 不同镀锌工艺下预拉钢丝组织观察和分析50-51
• 4.3.4 不同镀锌工艺下预拉钢丝力学性能51-53
• 4.3.5 不同镀锌工艺下预拉钢丝加工硬化行为53-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 拉拔工艺对制绳钢丝组织与性能的影响58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 拉拔工艺确定的原则58-59
• 5.2.1 总压缩率确定的原则58-59
• 5.2.2 道次压缩率确定的原则59
• 5.3 不同的拉拔工艺参数对组织与性能的影响59-65
• 5.3.1 设置对比试验60-61
• 5.3.2 组织观察和分析61-62
• 5.3.3 力学性能分析62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 工艺参数及股结构对航空绳疲劳抗力的影响66-76
• 6.1 引言66
• 6.2 工艺参数对航空绳疲劳抗力的影响66-69
• 6.2.1 不同热处理工艺对航空绳疲劳抗力的影响66-67
• 6.2.2 不同镀锌工艺对航空绳疲劳抗力的影响67-68
• 6.2.3 不同拉拔工艺对航空绳疲劳抗力的影响68-69
• 6.3 股结构对航空绳疲劳抗力的影响69-75
• 6.3.1 点接触结构特点69-70
• 6.3.2 线接触结构特点70
• 6.3.3 结构设计及丝径配比70-73
• 6.3.4 不同股结构对航空绳疲劳抗力的影响73-75
• 6.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-80
• 附录80-82
• 致谢82-83
• 个人简历83

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