2-冷拔钢丝残余应力的研究综述.pdfVIP

第4卷第l期 材料研究与应用 V01．4．No．1 l AND Mar．200 l RESEARCHAPI’LICATION 2 0 0年3月 MA‘FERlALS 文章编号：1673-9981(20lO)Ol—OOl9一04 冷拔钢丝残余应力的研究综述 张文超，陈文琳 (合肥工业大学材料科学与工程学院．安徽合肥 230009) 摘要：综述了近年来对冷拔钢丝残余应力的研究状况．阐述了残余应力的形成机理及对冷拔钢丝性能 的影响，并重点介绍了衍射法和有限元法在计算冷拔钢丝残余应力中的应用． 关键词：冷拔钢丝；残余应力；形成机理；X射线衍射；有限元模拟 中图分类号：TG356．4 文献标识码：A 冷拔后的钢丝不但强度提高而且仍保持一定的 保持平衡的应力，它是由材料发生不均匀弹塑性变 塑性和韧性．将高碳珠光体钢进行拉拔加工强化而 形所产生的．钢丝拉拔时在模孔中的变形通常是不 得到的高碳钢丝(钢琴钢丝)，在大批量生产的钢种 均匀的，因此，冷拔钢丝会产生残余拉应力和残余压 中，是强度最高的材料uJ。冷拔钢丝凭借其优异的 应力，且二者在钢丝内部保持平衡． 性能广泛用于煤炭、矿山、冶金、机械、建筑、交通等 领域，在工业生产中占有很重要的地位． 随着制造工艺的技术进步，冷拔钢丝在高强度 化方面取得了很大的进展．20世纪70年代，轮胎钢 帘线的强度约为2800MPa，通过控制线材中的夹杂 物及减少中心偏析，到80年代，钢帘线的强度提高 到了3400MPa．2006年，强度为4000MPa的钢帘 线已实现工业化生产，目前，正在开发4500～5000 MPa级的轮胎钢帘线¨]． 钢丝在冷拉拔的过程中会发生不均匀的变形， 在材料的内部产生了附加应力，并以残余应力的形 式存在于钢丝中．残余应力及其分布状态对钢丝的 性能和产品尺寸的稳定性影响较大．冷拔钢丝在实 际应用中出现的应力腐蚀及疲劳断裂、抗力下降等， 图1冷拔钢丝残余应力状态 均与其残余应力有关． Fig．1Residualstressstateofcold‘drawnwire 1 冷拔钢丝残余应力的形成机理 钢丝的受力分析及应力状态如图1所示，钢丝 在拉力P和模孔壁反作用力jv的共同作用下产生 根据冷拔时残余应力的性质不同，残余应力可 了塑性变形，钢丝的直径减小并沿轴向伸长。由钢丝 分为拉应力和压应力．残余应力是在无任何工作载 和模具的相对运动而产生的外摩擦力r，其方向与 荷作用的情况下存在于构件内部且在整个构件内部 钢丝的运动方向相反，并在钢丝与模具接触面的切 收稿日期：2009—03—30 作者简介：张文超(1983～)，男，河南驻马店人，硕：L研究生． 万方数据 20 材料研究与应用 201 0 线方向上．拉拔时P和N均作用于变形金属的每个 力．图2为采用X射线衍射法测星钢丝残余应力的 质点上，而T主要作用在与模具接触的变形金属的 坐标系，N乩．是衍射晶面法线，驴是衍射晶面法线与 表面，因此，越靠近中心轴线，外摩擦力的影响越弱， 钢丝径向之间的夹角；妒为所测量的应力与轴向之 甚至为零． 间的夹角．X，y，么分别为钢丝的轴向，周向和径向．