金属丝直径对机械性能的影响研究

山西中北大学机械与动力工程学院 贺未明 鹿雪龙

1 引言

金属丝网减振器因为有承载能力强、阻尼特性大、抗冲击性能好、耐高温、耐低温、耐腐蚀等良好性能，已经被广泛应用于在恶劣工作环境下的军用民用减振[1]。金属丝网块是其核心部件，金属丝网块的合格率直接影响减振器的合格率。其中，金属丝的生产加工已经有了很成熟的技术[2]。金属丝网块的性能影响因素主要包括以下几个方面：金属丝直径、金属丝编织工艺、金属丝网块的制作工艺等[3]。本文通过实验比较不同直径的金属丝的机械性能，以便选择合适的金属丝进行金属丝网块的加工生产。

2 实验

实验设备为材料拉伸试验机、SUNS、天水机械厂以及实验机控制用微机一台。由于金属丝较细且易断，装夹力小容易打滑，影响试验正常进行；装夹力大又容易在装夹点应力集中，实验过程中容易在装夹点断裂，所以设计了专用夹具。夹具主要通过一个较大直径的滑轮过渡，金属丝则通过滑轮在另一端固定[4]，有效减小了拉伸段的应力集中。夹具及实验设备如图1所示。

图1 夹具及实验设备

金属丝拉伸试验中，载荷和运行速度分别设为5kN、5mm/s和 5kN、50mm/s。原因是：（1）金属丝最细的有0.265-0.3mm，为能得到较为正确的运行轨迹，所以选择最小的载荷，以免刚一加载力，金属丝就断裂。（2）取不同速度：5mm/s和50mm/s，是为了最终实验结果的比较。

使用拉伸试验机得到图2位移—时间曲线与数据，然后通过Origin软件对实验结果进行数据处理，数据处理的应力—应变曲线如图3所示。

图2 位移—时间曲线与数据

图3 金属丝应力应变曲线

根据以下公式及利用软件Origin数据处理得到表1。

其中，F是载荷，A0是原始截面积，ΔL是变形量，L0是标准长度。

表1 实验处理的数据

3 结论

（1）奥氏体不锈钢丝在直径为0.3mm的抗拉强度和屈服强度较好。

（2）奥氏体不锈钢丝在直径为0.3mm的伸长率较差。

（3）因为金属丝网块的机械性能是其合格与否的决定性因素，所以金属丝网选择0.3mm的不锈钢丝进行生产。

[1]薛春霞,樊文欣.金属橡胶隔振系统的研究进展[J].航空动力学报,2003,24(3)：192-195.

[2]吴文晨.不锈钢微丝及筛网的生产与发展[M].金属制品，2001,27（4）：17-20.

[3]程志军,樊文欣.金属橡胶减震元件的性能研究[J].机械研究与应用,2006,19(6):36-37.

[4]李冬伟,白鸿柏,杨建春.金属橡胶弹性元件实验建模研究[J].兵器材料科学与工程,2005,28（3）：7-10.