摘要：本文对矿用钢丝绳钢丝矫直现状进行分析，全面了解钢丝矫直机理及主要方法，并且，采用对比试验的方法，对矿用钢丝绳钢丝矫直对破断力的影响进行探究，从而得出相关结论，即未矫直的钢丝其破断力小于正确矫直的钢丝，但是，正确矫直后钢丝力学性能整体变化力不大。

关键词：矿用钢丝绳;钢丝矫直;破断力

矿用钢丝绳，顾名思义，在矿山及矿井中使用的钢丝绳，是煤炭行业常用的一种关键钢材。矿用钢丝绳一般由钢丝、润滑脂、绳芯等组成的螺旋状钢丝束，具有提升、牵引、拉紧和承载的作用，自重轻、弹性好、强度高、可靠性高，在煤炭行业有着十分广泛的用途[1]。本文以煤矿重要用途钢丝绳检测为例，对其中一项力学性能进行试验研究，仔细观察研究钢丝绳矫直或者不矫直对其破断力值的影响，进而为矿用钢丝绳安全性能保障提供研究数据。

1 矿用钢丝绳钢丝矫直现状

对矿用钢丝绳的生产及质量检测，必须严格遵守《重要用途钢丝绳》以及相关行业、验收标准。在实验前进行矫直时，严禁使用钢铁器具，避免损伤钢丝绳表面，继而对其力学性能造成影响，需要将其放在木头、铅锭或硬质塑料上用铜锤、木锤等矫直。检测部门在将矿用钢丝绳样本运送至制样间后，也必须严格按照实验标准将其切成相关长度（具体见表1），然后，按照试验方法，将钢丝绳反向捻开后将钢丝矫直后，进行相关试验。

目前，关于矿用钢丝绳矫直的方法有很多，应用较为普遍的有平行辊式矫直、旋转矫直。当钢丝没有进入辊筒时，主要受拉应力作用影响，矫直时，钢丝受到的拉应力不会发生变化;当钢丝进入辊筒后，受到的弯曲应力持续增加，达到一定综合作用力阈值后，钢丝发生弹塑性变形;当钢丝走出辊筒后，受拉应力作用，钢丝发生复弹，多次反复后，钢丝曲率变小，钢丝也逐渐矫直。其中，平行辊式矫直主要通过一个或来两个互相垂直平面内的双排辊筒，将钢丝仿佛弯曲和复弹，逐渐降低钢丝弹复曲率，直到钢丝弹复曲率归零，钢丝矫直成功[2]。旋转矫直主要将旋转辊不停旋转，逐渐减少钢丝曲率，逐渐消除其残余应力，继而达到矫直效果。但是，这种方法会对钢丝表面造成损伤，故在本文中不采用旋转矫直方法，而是采用人工矫直的方法进行矫直。

2 矿用钢丝绳检测中钢丝矫直对破断力的影响研究

2.1 试验方法

根据矿用钢丝绳验收技术条件，钢丝绳拆股关键技术指标有钢丝直径、抗拉强度、反复弯曲次数和扭转次数。本文依照规范要求，针对6×19M-WSC 单层股钢丝进行拆股试验，该钢丝绳钢丝直径为4mm，密度、捻距、捻角、极限抗拉强度、弹性模量分别为9800kg/m-3、102mm、17°、2100MPa、206GPa。在实际检验时，需要将钢丝绳拆散，用硬质塑料墩、铜锤等将一半钢丝矫直，然后用切丝器将矫直的钢丝切断，确保矫直钢丝与未矫直螺旋丝一一对应，并做好备样[3]。同时，严格按照相关试验操作标准开展试验，统计收集试验数据，对矫直和为矫直钢丝力学性能进行比对分析。

2.2 试验数据分析

比对分析上述表格中相关试验数据可知，同一根钢丝矫直前后的破断拉力对比中，未矫直钢丝≤矫直钢丝。根据调查，倘若钢丝外表光滑没有缺陷，同一根光面钢丝其破断拉力应当均等，然而在试验中却出现了力值不均的情况[4]。

2.3 试验结果

在对未矫直的试样进行观察后发现，部分钢丝由钳口处断裂、部分由中间随机断裂，详细分析可知：在中间随机断裂的钢丝，其断裂主要原因为：利用螺旋状夹持器将钢丝拉直后，受拧旋斜向力中竖直方向的分力影响，钢丝发生断裂。对扭曲钢丝斜向断裂进行力学分解可知，矫直钢丝实际最大值为F总，拉力机产生的力为F竖，螺旋钢丝交互捻会在水平方向分布一部分力为F横，F竖

在钳口处断裂的钢丝，断裂损伤主要原因为切应力损伤。根据矿用钢丝绳检测检验实务标准，钢丝矫直要避免使用钢铁器具损伤丝样表面，尽可能将其放在硬质塑料、木头、铅锭上，利用铜锤、木锤进行矫直，最大限度保障丝样的力学性能。这表明矫直钢丝时，为避免为做到表面无损伤，要确保矫直材料硬度和强度比钢丝小，为此，在试验中采用硬质塑料和铜锤进行检验。在实际检验时发现，在钳口夹持伸直阶段，钢丝处于弯曲状态，在利用钳口夹板进行试验时，一面为线受力、一面为点受力，使得钢丝夹持两面受力不均匀，钢丝外表轻微受损，继而导致钢丝在钳口处断裂。因此，未矫直钢丝破断拉力<矫直后夹持面平衡受力钢丝破断拉力。

3 结束语

综上所述，根据本文试验可知，在对矿用钢丝绳进行检测试验，发现矫直和未矫直钢丝绳破断拉力的力学性能差异不甚明显。同时，根据试验结果，钳口夹持会对钢丝表面造成损害;弯曲钢丝直接拉产生的水平分力力矩，比人工矫直后拧旋的水平分力力矩大;未矫直钢丝破断拉力<矫直后夹持面平衡受力钢丝破断拉力。

参考文献：

[1]顾敏， 杨西东， 李建凯. 钢丝绳整绳破断拉力测定方法的研究[J]. 建筑工程技术与设计， 2017， （017）：3737-3737.

[2]吴益文. 钢丝绳整绳破断力测定方法国际标准ISO 3108：2017的修定过程及技术改进[J]. 理化检验（物理分册）， 2018.

[3]曾怀灵. 矿井提升钢丝绳整绳破断试验方法研究[J]. 采矿技术， 2021， 21（5）：3.

[4]蔡磊， 朱建国， 程亮，等. 高碳钢丝多道次拉拔及矫直对残余应力的影响[J]. 中国材料进展， 2021， 40（6）：5.

作者簡介：李栋（1988年4月-），男，汉族，河南省义马市人，本科，工程师，研究方向：产品检测检验