柔性涤纶吊装捆绑带的耐动态疲劳性能

作者:徐国平;丁新波;涂杨松;唐三湘;范树贤 刊名:纺织学报 上传者:曾满江

【摘要】针对吊装捆绑带在循环使用过程中,因其力学性能和抗冲击性能易急剧恶化而影响其使用寿命的问题,通过对柔性涤纶吊装捆绑带分别进行多次循环定伸长和定载荷处理,对其耐疲劳性能进行了研究。结果表明:柔性涤纶吊装捆绑带在拉伸过程中呈现明显的胡克区、屈服区和增强区3个变化阶段;在较小形变(小于1%)或较小负载(小于断裂强力的10%)时,以急弹性形变为主;在较大形变或较大负载时,产生了破坏性的塑性形变,且不断累积;经过循环处理后,吊装捆绑带的断裂强力、断裂伸长率以及耐疲劳性能都急剧衰减,抗冲击性能下降显著,大大影响了其使用寿命。

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随着产品外观质量要求的提高,主要吊装用具钢丝绳在吊装中很难保证产品零部件表面不划伤,吊点没有吊装痕迹,保证产品的精度要求和外观质量。据不完全统计,在工件吊运中由于采用钢丝绳吊运所造成的勒伤量每年约占加工件的30%左右,尤其是大吨位、高精度的工件所占比例更大,因此,工业发达国家对大吨位、高精度工件的吊运相继作出规定:不准使用钢丝绳,使用合成纤维吊装带,其采用率己达70%以上[1]。1955年发达国家研制出非金属材料吊装用具合成纤维吊装带,其抗拉强度和延伸率接近或达到钢丝绳的性能,自美国成功应用于工业吊装领域后,目前已被广泛运用到船舶、机械、矿山、港口、运输、军事等领域。合成纤维吊装带一般采用高强力聚酯长丝制作,与传统的钢丝绳相比,其优点为:柔软,可保护被吊物品,使其表面不被破坏;轻便,质量只是金属吊具的20%,便于携带及进行吊装准备工作[2]。按类型可分为扁平吊装带和圆型吊装带2大类。扁平吊装带主要由锦纶纤维、涤纶纤维和丙纶纤维制成;圆型吊装带的材质主要是涤纶合成纤维,外层用涤纶圆套管作为保护层,内芯用连续的100%涤纶芯纱作为承受吊装负载[3]。然而,合成纤维吊装带在长期反复使用过程中,由于塑性变形的不断累积,纤维内部形成局部损伤,以及热、氧、紫外、酸碱腐蚀等的综合作用,易在弱结区域产生应力集中,导致其在吊装过程中发生突然爆断,出现整体破坏现象,造成不可估量的损失[4-5]。为此,本文通过对开发的涤纶柔性吊装带进行不同次数定伸长、定载荷的加速疲劳处理,评价其断裂强力、初始模量等物理量的变化,考察其耐动态疲劳性能,为其安全使用提供一定的实验和理论参考。1实验部分1.1材料本文实验中采用的吊装捆绑带由浙江三鼎织造有限公司提供,原料为高强涤纶工业丝,经、纬纱线密度均为2222.2dtex,组织为平纹,带宽度为25mm,厚度为1mm,长度为200mm。1.2性能表征采用美国Instron公司生产的Instron3369电子万能材料试验机。待测试样品首先于恒温恒湿条件下平衡24h;其次,按试样要求,分别对试样进行拉伸、定伸长、定负荷等处理。拉伸实验:试样夹距为200mm,拉伸速度为100mm/min。定伸长实验:根据其最大拉伸位移及其安全系数,定伸长位移分别为2、3、4、5、6mm,循环次数为10次。定负荷实验:根据其最大拉伸位移及其安全系数,施加载荷分别为900、1200、1500、1800N,循环次数为10次。2结果与讨论2.1柔性涤纶吊装捆绑带拉伸性能图1示出涤纶柔性吊装捆绑带拉伸曲线图。由图可知,该吊装带在拉伸过程中呈现明显的3个变化阶段。第1阶段(拉伸位移为0~26mm):胡克区,主要是由材料的急弹性形变产生,几乎是呈线性变化的,此时受力主体主要为经向的涤纶工业丝[6-7]。第2个阶段(26~83mm):屈服区,该阶段强力的上升速度明显下降,模量变小。在26~60mm区域,除急弹性形变外,同时还存在缓弹性形变,在该拉伸区域,其变化几乎亦是呈线性的;当拉伸位移超过60mm时,甚至出现了不可回复的塑性形变,此时呈现出明显的非线性变化。第3阶段(拉伸位移为83~168mm):增强区,以塑性变形为主。该阶段模量增大,强力的增加速度明显高于屈服区。这主要是因为除大分子链形成新的结合键对强力的贡献外,此时受力的经纱几乎都处于平行、紧张状态,纬向变窄,压力增加,使经纱纤维间、经纱与经纱之间的摩擦力增加,拉伸过程中,需克服的强力显著增加。图1柔性涤纶吊装捆绑带拉伸曲线Fig.1Stress-straincurseofPETwebbingsling2.2柔性涤纶吊

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