矿用树脂锚杆（简称锚杆）是当代煤矿巷道支护的最基本的组成部分，为保障煤矿的安全生产具有重要的意义。某煤矿在进行巷道加固过程中，锚杆突然断裂。通过对断裂的锚杆进行宏观断口、微观组织及力学性能分析，找出了断裂的主要原因，为锚杆生产工艺的改进与煤矿的安全生产提供了参考依据。

 

　　矿用树脂锚杆就是以无纵肋螺纹钢为毛坯，通过下料、缩颈、滚丝等工序来完成，其中缩颈即是锚杆在外力作用下沿轴向通过模具孔将锚杆横肋搓平的一种加工方式，有利于下一工序的滚丝加工，滚丝是将横肋搓平的光圆杆体用滚丝机挤压成型。图1为成品锚杆实物。图2为断裂后的锚杆。

 

 

　　锚杆断裂位置在缩颈后未进行滚丝的光圆杆体部位，观察试样横截面断口，放射条纹呈扇形贯穿整个横截面，其收敛处有一平坦的断裂面，位于变形后的横肋部位，此处即是断裂源；整个断口周围无宏观塑性变形，属于脆性断裂。

 

　　将断开的未经加工的杆体制成拉伸试样，按照GB/T228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》进行拉伸试验，按照GB/T229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》制成标准冲击试样进行冲击试验，其结果如下表。由试验结果可以看出原始材料的性能良好。

 

 

　　取断裂部位的金相试样进行观察。断裂源部位无非金属夹杂物，试样原始金相组织为块状铁素体+珠光体，断裂源部位的组织为变形的纤维状的铁素体+珠光体（图5）。将拉伸试验后的试样断口取样观察其显微组织为变形的铁素体+珠光体。通过比较我们发现断裂源部位组织变形程度远大于拉伸后断口组织的变形，说明锚杆在加工过程中收到了强烈的轴向摩擦力所致。

 

　　5、分析

 

　　通过检验，锚杆力学性能均满足要求，显微组织良好，无轧制时产生的过热组织，无导致锚杆产生脆断的原始缺陷。通过分析断裂部位断裂源组织的变形状况，说明材料在加工过程中由于受到了轴向摩擦力而变形过度，导致脆断，这是因为在金属材料的塑性变形中，当冷加工产生塑性变形时，不但其外形发生了变化，其内部的晶粒形状也会发生变化，晶粒沿受力方向被拉长。随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的改变，即随着变形程度的增大，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降，产生加工硬化现象，造成材料局部性能恶化。由此我们推断锚杆生产厂家所使用的锚杆缩颈模具孔较小，从而使锚杆肋部变形过大。通过走访锚杆加工厂家，客户向我们证实了该批锚杆所用模具为新模具，内孔较小，由于生产经验不足从而导致质量问题。

 

　　6、结论

 

　　1）锚杆原始组织与力学性能良好，满足标准要求

 

　　2）生产厂家所使用的模具内孔较小使锚杆肋部变形过度，增大了冷作硬化的危害而导致锚杆脆性断裂。