一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法
2023-09-27 05:30:25 1
專利名稱：一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法
技術領域：
本發明涉及鋼絲半無損在線缺陷過濾技術，具體涉及一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，可在線過濾內部包含尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷的極細高強鋼絲。
背景技術：
當今金屬無損檢測技術有射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測五種主流技術。主要針對的都是較大尺寸的金屬零件、金屬板材。能用於金屬線材檢測的僅有渦流探傷檢測，且線材直徑一般都在5mm以上。世界上迄今為止有報導的能在線檢測的最細鋼絲直徑都在Imm以上。對於直徑在O. 3mm以下的鋼絲內部缺陷的在線檢測及過濾，迄今為止還是空白。由於鋼材內部的夾雜物缺陷，或多或少都不可避免的存在，當高強度極細鋼絲內 部夾雜物缺陷大於一定程度後，在鋼絲的後續使用中將會發生斷絲，進而產生一定的生產、或使用、或安全上的損失。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，能及時發現鋼絲內部的尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，讓鋼絲缺陷在專門控制的工序上發生斷裂，讓缺陷不再流向下遊工序，將有效地減少因為鋼絲內部缺陷造成的損失。為達到上述目的，本發明的技術方案是本發明利用不同程度缺陷的鋼絲的破斷拉力和屈服力具有較大不同的特性，通過控制鋼絲彈塑性形變，使內部含缺陷程度超過要求的鋼絲發生斷裂，進而將鋼絲中需要過濾的特定程度範圍的缺陷以斷絲的形式攔截下來。具體地，本發明的一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，極細高強鋼絲直徑小於O. 3mm、抗拉、屈服強度大於3000MPa，極細高強鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經過過線輪進入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對鋼絲施加的張力 F，張力 F 在 Fl 和 F2 之間，Fl = RpO. 2』 / ( π /4xD2)，F2 = Rm」/ ( π /4xD2)，其中，D 為鋼絲直徑，mm，RpO. 2』為已確定為正常鋼絲的屈服強度，MPa ;Rm」為已有的內部含尺寸15 μ m夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強度，MPa ;若在此張力範圍下，鋼絲發生斷絲，則判定該極細高強鋼絲內部含有尺寸超過15 μ m夾雜物的缺陷。進一步，極細高強鋼絲進入電磁張力輪前先經過彎曲矯直器，使極細高強鋼絲拉伸與彎曲組合受力。另外，對應鋼絲還設置鋼絲張力在線檢測儀及相應的張力控制可編輯程序控制器器，所述的張力輪電性連接張力控制可編輯程序控制器器，以此控制調節張力大小。鋼絲強度高於3000MPa時，鋼絲力學性能之一的屈強比，即屈服強度RpO. 2和抗拉強度Rm的比值，會超過90%以上。因此，只有當鋼絲受力達到破斷拉力90%以上，鋼絲才會發生塑性變形。而鋼絲發生塑性變形之後，鋼絲內部的缺陷才開始迅速擴展，並可能導致斷絲，斷絲時的強度就是抗拉強度。當鋼絲內部缺陷程度不同時，其屈服強度和抗拉強度不同。缺陷程度越嚴重，屈服強度和抗拉強度越低。由於高強度鋼絲的屈強比很高，因此不同缺陷程度的鋼絲的屈服強度與抗拉強度之間的區間可以不相重疊。如果鋼絲受力處於兩個區間之間，則缺陷程度小的鋼絲僅發生彈性變形，當應力去除後鋼絲回復初始狀態；而缺陷程度大的鋼絲因為受力大於抗拉強度，鋼絲會發生塑性變形並斷絲。參見圖1，曲線A是鋼絲內部缺陷程度輕，能夠滿足後續使用的鋼絲A ;曲線C是鋼絲內部尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，在後續使用會發生斷裂的鋼絲C ;曲線B的抗拉強度Rm(B)小於鋼絲A的屈服強度RpO. 2 (A)，屈服強度RpO. 2 (B)大於鋼絲C的抗拉強度Rm(C)，鋼絲內部缺陷程度界於鋼絲A和C之間。鋼絲A、B、C可以是同一根鋼絲的不同部分，因此彈性模量相同。
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當給鋼絲的應力處於RpO. 2(A)與Rm(C)之間，如在Rm⑶和RpO. 2 (B)之間時，鋼絲A部分僅發生彈性變形，鋼絲C部分發生斷裂，鋼絲B部分發生塑性變形，但不會斷裂。當應力去除後，鋼絲B由於發生塑性變形，鋼絲屈服強度和抗拉強度都會下降，如曲線B』所示。當鋼絲A部分和B』部分進入下遊使用時，因為屈服強度大於Rm(C),鋼絲不會發生斷絲。通過施加合適的應力，可以將內部尺寸超過15 μ m夾雜物缺陷，即缺陷程度比鋼絲C部分嚴重的鋼絲都以斷絲的形式在線過濾下來，剩下的鋼絲部分在下遊使用時斷絲風險將大大降低。在拉伸與彎曲組合的受力方式下，鋼絲橫截面上應力為拉應力與剪切力的組合，其中拉伸與彎曲組合的受力圖參見圖2，發生彈塑性變形及斷絲機理同上。
圖I為本發明實施例的原理圖。圖2為本發明鋼絲拉伸與彎曲組合的受力圖。圖3為本發明實施例的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。參見圖3，經過冷拉拔加工的直徑為O. 12mm,抗拉強度3600MPa，屈服強度3456MPa的高碳低合金鋼鋼絲進行內部缺陷過濾。鋼絲的破斷拉力為40. 5N，屈服力為39N。在線過濾設備安裝在鋼絲成品模I出口的牽引輪2和收線裝置7之間，為拉伸與彎曲組合的受力方式，包括鋼絲張力在線檢測儀3，可以控制鋼絲張力的電磁張力輪5，張力控制可編輯程序控制器器PLC8和彎曲矯直器4。鋼絲經過拉拔從拉絲模I中拉出，此時所需拉拔力為12N，鋼絲直徑達到O. 12mm,抗拉強度達到3600MPa。如果鋼絲不經過在線過濾裝置，將直接從牽引輪2經過過線輪6，進入到收線裝置。鋼絲在此過程中所受最大張力不大於12N，5000km長的鋼絲在此過程中沒有斷絲發生。同樣的鋼絲，當通過鋼絲內部缺陷在線過濾裝置，即鋼絲經過拉拔牽引輪2後，進入到張力在線檢測儀3，檢測到張力為25N，鋼絲在經過七輪彎曲矯直器4，通過鋼絲表層發生塑性變形，去除鋼絲表面殘餘應力。矯直器前25N張力是通過電磁張力輪5表面線速度大於牽引輪2表面線速度獲得，線速度通過張力控制可編輯程序控制器器8精確控制電磁張力輪5轉速控制。當5000km長的鋼絲通過鋼絲內部缺陷在線過濾裝置時，發生了 2次斷絲。通過掃描電鏡對鋼絲斷口進行觀察和分析，鋼絲斷口上分別有20 μ m和25 μ m大小的非金屬夾雜物存在。經過拉伸試驗檢測，直徑O. 120mm的鋼絲中存在15 μ m以上尺寸的非金屬夾雜物時，鋼絲的破斷拉力從40. 5N會劇烈下降到20N以下。而此鋼絲後續使用過程中鋼絲要經受22N左右的張力，因此在後續使用過程中極易造成鋼絲斷絲。
在後續10萬公裡的鋼絲生產過程中，通過此鋼絲內部缺陷在線過濾裝置，總計過濾了 18次非金屬夾雜物斷絲，非金屬夾雜物尺寸均在15 μ m以上。經過鋼絲內部缺陷在線過濾裝置處理的鋼絲在後續使用過程中斷絲率從平均I萬公裡一次下降到5萬公裡一次。因此運用此鋼絲內部缺陷在線過濾裝置，在矯直器前張力控制在25N時，可以將直徑為O. 12mm，抗拉強度3600MPa，屈服強度3456MPa的高碳低合金鋼鋼絲內部含15 μ m以上尺寸非金屬夾雜物的部分以斷絲的形式過濾下來，大大降低鋼絲在後續使用過程中發生斷絲的風險。
權利要求
1.一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，極細高強鋼絲直徑小於O. 3mm、抗拉、屈服強度大於3000MPa，極細高強鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經過過線輪進入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對鋼絲施加的張力F，張力F在Fl和 F2 之間，Fl = RpO. 2，/(31 /4xD2), F2 = Rm」/( π/4xD2)，其中，D 為鋼絲直徑，mm, RpO. 2， 為已確定為正常鋼絲的屈服強度，MPa ;Rm」為已有的內部含尺寸15μπι夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強度，MPa ;若在此張力範圍下，鋼絲發生斷絲，則判定該極細高強鋼絲內部含有尺寸超過15 μ m夾雜物的缺陷。
2.如權利要求I所述的用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，其特徵是，極細高強鋼絲進入電磁張力輪前先經過彎曲矯直器，使極細高強鋼絲拉伸與彎曲組合受力。
3.如權利要求I或2所述的用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，其特徵是，對應鋼絲還設置鋼絲張力在線檢測儀及相應的張力控制可編輯程序控制器器，所述的張力輪電性連接張力控制可編輯程序控制器器，以此控制調節張力大小。
全文摘要
一種用於極細高強鋼絲內部缺陷在線過濾方法，直徑小於0.3mm、抗拉、屈服強度大於3000MPa的鋼絲自鋼絲成品模出口的牽引輪經過過線輪進入到收線裝置收線，期間鋼絲通過可控制鋼絲張力的張力輪，對鋼絲施加的張力F，張力F在F1和F2之間，F1＝Rp0.2』/(π/4xD2)，F2＝Rm」/(π/4xD2)，D為鋼絲直徑，Rp0.2』為正常鋼絲的屈服強度；Rm」為含尺寸15μm夾雜物缺陷鋼絲的抗拉強度；若在此張力範圍下，鋼絲發生斷絲，則判定該鋼絲內部含有尺寸超過15μm夾雜物缺陷。本發明可將鋼絲中存在夾雜物缺陷以斷絲的形式攔截下來，解決了現有無法通過在線檢測發現並過濾極細鋼絲內部大尺寸夾雜物缺陷的難題。
文檔編號G01N19/08GK102928338SQ20121045416
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者胡東輝 申請人:江蘇寶鋼精密鋼絲有限公司