關樹枝
（江漢石油鑽頭股份有限公司，湖北潛江（jiāng） 433124）

　　摘　要：本文對鋼球壓碎載（zǎi）荷實驗方法進行了（le）簡單的概述，介紹了利用壓力實驗機，通過設計特殊夾具，進行鋼球（qiú）壓碎載荷測試，並對實驗結果的（de）處理、判定進行了探討，對鋼球壓碎載荷試驗人員的操（cāo）作、結果判定非常有幫助。

　　關鍵詞：鋼球；壓碎（suì）載荷；結果判定；壓碎試驗夾具
　　鋼球是牙輪（lún）鑽頭的重要軸（zhóu）承零件，球和其它部件接觸（chù）麵積小，具有摩擦力小的優點，但由於接觸麵積小，在軸承零件中，球Z容易出現應力（lì）集中，工（gōng）作過程被壓碎或產生永久變形，從而導致鑽頭失效，壓碎載荷指標對鋼（gāng）球是一個重要指標。
　　1　實驗（yàn）原理
　　由於鋼球作為滾動零件，通常為點接觸受力，實驗過（guò）程模擬鋼球受力狀態，取三個同等（děng）規（guī）格的鋼球為一組，將三個球（qiú）垂直放入設計的胎具（jù）內（nèi），保證三個球在同一軸線上，加壓時中間的鋼球為兩端（duān）點（diǎn）接觸受（shòu）力，中間的鋼球為點接觸，而上下兩個球起支撐作用，分別為（wéi）一端與中間鋼球點（diǎn）接觸，另一端與夾（jiá）具支撐座的V型錐工作麵環行線接觸。在材料試驗機上按照規定方法施加壓載荷（hé），直至鋼球壓碎時的瞬時負荷值。
　　2　實驗裝置（zhì）
　　實驗裝置由力學實驗機和實驗夾具組成。力學實驗機提供壓碎鋼球所需要的力；實驗夾具提（tí）供支撐作用，並保證實驗力正確施加在鋼球上，夾具包括具有V型錐槽的支（zhī）撐底座和壓杆、可以把（bǎ）底座和壓杆連接起（qǐ）來的連接件、防止壓碎後（hòu）鋼球飛起造成破壞的保護筒組成。壓杆和底座必須具有足夠的厚度、強度和硬度，保證受（shòu）力過程夾具自身不會（huì）損壞，可用碳素工具（jù）鋼或軸承鋼製造，淬回火後硬（yìng）度為60～65HRC。從試驗（yàn）時試驗人員及設備的安全考慮，保護筒要有足夠厚（hòu）度和強度防止鋼球（qiú）在壓碎試驗時，碎塊飛出夾具（jù），造成破壞。鋼球壓碎載荷試驗示意圖（見圖1）。

　　3　實驗方法
　　根據鋼（gāng）球壓碎載荷試驗（yàn）原理，鋼球壓碎試驗流程和操作注意事項如下。
　　（1）每批經過熱處（chù）理的鋼球取3組球，每組3個，根據球的大小選擇壓碎夾具，通常鋼球沒入夾（jiá）具V型凹槽的深度為鋼球直徑尺寸的1/3～1/2較為恰當，按（àn）示意圖將鋼球安裝在夾具內，並裝好保（bǎo）護筒。鋼球壓碎（suì）前要檢（jiǎn）查球的尺寸公差應一致，鋼球表麵不得有砂輪傷、凹坑、碰傷和（hé）麻點等表麵缺（quē）陷。
　　（2）實驗時其加載速度可按980～5880N/s進行加載，實（shí）驗中應盡量保持勻速加載，不得（dé）突然改變加載速度和（hé）中途卸去載荷。
　　（3）進行壓碎載荷實驗時，對鋼球施加的載荷已經超（chāo）過標準（zhǔn）規定值時（shí），雖然鋼球未被壓碎，亦可卸（xiè）載，而在退除載荷時球發生破碎，此結果按合格處理。如有特（tè）別要求可將鋼球加載至壓碎為止。
　　（4）將壓碎胎具由實驗機上取下，打（dǎ）開保（bǎo）險（xiǎn）罩，將球迅速取出扔到（dào）帶蓋的鐵箱內，以防止鋼球爆碎而傷人，然後記錄其實驗結果。
　　（5）實驗過程中因為鋼球安放不當而脫落（luò）而造成結果不準（zhǔn）確時，此結果作廢，重（chóng）新取樣實驗；如鋼球（qiú）有不合標準的明顯缺陷而造成結果不準確時，應依據外觀驗收條件進行報廢或其（qí）他方式處（chù）理。
　　（6）實驗時鋼球達到Z大載荷後由於屈服（fú），壓碎載荷小於標準值，應記錄壓碎載荷值；如果按照標準加壓速度，屈服後載荷值基本不變化，持續5分（fèn）鍾而不發生破（pò）碎（suì），這時應該停止加壓，並記錄Z大載荷值，並注明鋼（gāng）球未發（fā）生破碎（suì），如果Z大值超過標準值，則應判為合格。
　　（7）球（qiú）破碎時（shí），有的實驗機震動很大，而使指針產（chǎn）生跳動，使讀數不（bú）準，因此要注意鋼球將要破碎時的載荷讀數。
　　4　實驗結果處理、判定（dìng）方法討（tǎo）論
　　通過多次試驗，發現鋼球在承載壓力試驗時（shí）壓縮曲線大致可分兩類（lèi）：類，鋼（gāng）球在壓縮（suō）過程中，先出現（xiàn）彈性變形，壓力與變形量呈線（xiàn）性關係，當（dāng）壓力達到一定（dìng）程度後，開始出現永久變形，隨著（zhe）載（zǎi）荷的繼續增大，永久變（biàn）形量逐漸變大，整個過程（chéng）未出現明顯（xiǎn）屈服點，直到鋼球碎裂為（wéi）止，這種情況下Z大力與壓（yā）碎載荷相（xiàng）等。在鋼球壓（yā）碎實驗中，除出（chū）現以上情形外，可能（néng）會出現第二（èr）類情形，鋼球在壓縮過程中，先出現彈性變形，壓力與變（biàn）形量呈線性（xìng）關係（xì），當壓力達到一定程度後，開始出現屈服現象，隨著變形量的逐漸增加，試驗（yàn）機的指針開始停止或倒（dǎo）退（負荷不（bú）增加，變形繼續增加），直到鋼（gāng）球碎裂，或出現長時間不會碎裂情況。加載變形過（guò）程中，在一定壓力下出現變形的鋼球接觸麵明顯增（zēng）加，鋼球已（yǐ）經（jīng）不再是點接觸，而表現為（wéi）麵接觸，加壓過程先經（jīng）過彈性變形，達到Z大力後，載荷逐漸減（jiǎn）小，隨著（zhe）時間的推（tuī）移，載荷降（jiàng）低到一（yī）定程度後在很（hěn）長時間內變化很小，這種情（qíng）況（kuàng）大（dà）多出現在直徑（jìng）超過（guò）為15mm的較大鋼球，指針回複到一定程度（dù）後持續幾分鍾甚至幾十分鍾，載荷基本不發生變化，鋼（gāng）球也未碎裂，但產生（shēng）了永久變形。由於鋼球未發生碎裂，沒有（yǒu）壓（yā）碎載荷值（zhí），因（yīn）為（wéi）在（zài）實際工作中，鋼球承受（shòu）的載荷沒有達到Z大載荷值時，鋼球基本不發生屈服變形，鋼球（qiú）處於安全狀態。這種情況下建議記錄Z大載（zǎi）荷（hé）值，並在檢測（cè）報告中注明鋼球未發（fā）生碎裂（liè），這樣以供技術人員參考（kǎo）。
　　5　結語
　　本文介紹的（de）鋼（gāng）球壓碎載荷實驗方法準確性好，可操作性強，對實驗過程的特殊情況（kuàng）給出（chū）明確的操作和判定方法，能夠更好指導鋼球壓碎載荷實驗人員的操作和判（pàn）定。
　　參考文獻
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　　[2]劉玉麟.鋼球壓碎試驗夾具（jù）設計[J].試驗機與材料試驗，1986（5）.