Производство стальных канатов включает в себя три основных процесса: волочение проволоки, скручивание прядей и сматывание каната.
Рисование проволоки
Сырье: В контексте производства стальных канатов волочение проволоки относится к процессу, при котором сырье подвергается травлению, фосфатированию, удалению окалины и первоначальному волочению. В ходе одного или нескольких этапов вытяжки молекулярная структура материала изменяется для достижения целевого диаметра.
В состав сырья входят черные металлы диаметром 0,14–10,00 мм и цветные металлы диаметром 0,01–16,00 мм.
Травление: процесс использования раствора кислоты для удаления ржавчины и прокатной окалины с поверхности сырья. В производстве канатов это также известно как удаление окалины; в первую очередь он удаляет оксиды из катанки, чтобы предотвратить вмешательство примесей, таких как ржавчина, в процесс разрушения или повреждение волочильных матриц.
Фосфатирование. Проще говоря, это процесс, при котором материал погружают в раствор фосфата с образованием на его поверхности водо-нерастворимой фосфатной пленки, обеспечивающей определенную степень коррозионной стойкости.
Разбивочный чертеж: материал проталкивается через фигурное отверстие -круглого, квадратного, восьмиугольного или другого специального профиля-в центре волочильного штампа. Когда металл проталкивается через отверстие матрицы, его размеры и форма изменяются.
Холоднотянутая проволока-: когда обычную круглую сталь пропускают через отверстие, диаметр которого меньше ее первоначального диаметра, диаметр уменьшается, а длина увеличивается; повторение этого процесса еще больше уменьшает диаметр. Эта пластическая деформация увеличивает твердость стали, но в значительной степени снижает ее пластичность. Такая сталь подходит для применений, требующих высокой прочности, а не пластичности.
Закалка: поскольку молекулярная структура проволоки была изменена, для восстановления ее внутренней структуры требуется отпуск. Это облегчает дальнейшее волочение, снижает риск поломки и позволяет проволоке достичь желаемой прочности-в частности, прочности на разрыв. Эта прочность является результатом процесса вытяжки, а не термической обработки; в этом состоит основное различие между производством стальных канатов и общей механической обработкой. Стандартная прочность на разрыв включает 1470, 1570, 1670, 1770, 1870 и 1960 Н/мм². Более высокая прочность приводит к большей прочности на растяжение, но к снижению ударной вязкости; поэтому подходящую прочность следует выбирать в зависимости от конкретного применения, а не просто выбирать самую высокую доступную прочность. Хотя высокопрочные-тросы обладают превосходной способностью к растяжению, они, как правило, уступают им по износостойкости и гибкости.
Скручивание прядей
Тип, структура, сырье и процесс изготовления стальных канатов определяются их предполагаемым применением. В канатах общего-назначения используются проволоки-круглого сечения из углеродистой стали диаметром от 0,1 до 6,0 мм. Z-образные и другие фасонные проволоки применяются при изготовлении герметичных и полугерметичных канатов. Типы тросов, классифицированные по применению, включают тросы подвесных мостов, шахтные пряди, путевые тросы для воздушных канатных дорог, тяговые тросы для приводных механизмов, лифтовые тросы и крепежные тросы для связывания и буксировки грузов. Разнообразие стальных канатов постоянно расширяется, а конструкции становятся все более сложными; Помимо проволок с различным покрытием, также используются проволоки из нержавеющей стали и биметаллические. Для обеспечения безопасности и надежности стальные канаты должны обладать достаточной прочностью, хорошей гибкостью, компактной скруткой и устойчивостью к сжатию, износу, коррозии и усталости-, причем прочность является наиболее важным фактором.
К конструкциям поперечного-секционного сечения относятся круглые пряди с точечным-контактом, круглые пряди с линейным-контактом, круглые пряди с поверхностным-контактом, фасонные пряди, однослойные-не-вращающиеся пряди, герметичные и плоские типы. Канаты с круглыми прядями с поверхностным-контактом производятся путем протягивания линейных-контактных прядей через фильеру (например, волоку для-волочения проволоки или роликовую матрицу) с использованием тяговой силы крутильной машины. В процессе скрутки применяются две анти-меры защиты: смазка (промасливание) и покрытие.
Смазка: Все тросы должны быть смазаны. Сердечники волокна пропитаны маслом; смазка должна защищать сердцевину волокна от гниения, препятствовать ржавлению стальных проволок, питать волокна и обеспечивать внутреннюю смазку троса. Поверхностная смазка предполагает нанесение равномерного слоя анти-смазки на поверхность каждой проволоки внутри жилы. Для канатов, используемых в фрикционных подъемниках или в шахтах с высоким уровнем воздействия воды, применяется «черная смазка» с высоким-водостойкостью-с высоким коэффициентом трения; для других применений используется «красная смазка» с сильными пленкообразующими-образующими и анти-свойствами, наносимая тонким слоем для обеспечения чистоты во время работы.
Покрытия: варианты включают гальванизацию, алюминирование, нейлоновое или пластиковое покрытие. Гальванизация подразделяется на тонкие покрытия (проволока, оцинкованная перед волочением) и толстые покрытия (проволока, оцинкованная после волочения); толстые покрытия приводят к несколько более низким механическим свойствам по сравнению с блестящим (непокрытым) канатом, но подходят для высокоагрессивных сред. Алюминированный трос обеспечивает превосходную коррозионную, износо- и термостойкость по сравнению с оцинкованным канатом,-что делает его идеальным для рыболовных траулеров и шахт, содержащих H2S-и производится методом «оцинкования-перед-волочением». Канаты с нейлоновым или пластиковым-покрытием производятся либо путем покрытия готового каната, либо путем покрытия прядей перед свертыванием их в канат; первый используется для статических приложений, а второй — для динамических приложений.
Процесс намотки: бухты стальной проволоки наматываются на катушки (бобины) прядной-крутильной машины или проволока наматывается непосредственно на катушки с волочильной-машины. Скрутка прядей предполагает скручивание проволок в прядь. К типам прядных-крутильных машин относятся машины-клеточного типа, трубчатые, бескамерные и машины двойной-крутки. На схеме изображена 12-катушечная трубчатокрутильная машина-крутильная машина: (1) катушка для внутреннего слоя прядей; (2) вращающийся корпус машины, содержащий 12 катушек, полностью намотанных проволокой; (3) матрица для формирования пряди-; (4) снимите-колесо; и (5) намотайте-намотку для внешнего слоя прядей. Один полный оборот барабана соответствует длине свивки пряди (расстоянию, на которое прядь продвигается через тянущее колесо).
Закрытие веревки
Это процесс изготовления стального каната путем укладки прядей по спирали вокруг центральной линии сердечника каната на канатной-завязывающей машине. Процесс закрытия должен строго соответствовать производственным спецификациям. После того, как укупорочная машина выбрана, пряди необходимо тщательно соединить; их характеристики, конструкция, направление свивки (см. «Способы свивки канатов») и длина должны соответствовать требованиям технических условий изготовления канатов. После того как пряди выбраны, катушку с прядью монтируют на держатель катушек укупорочной машины. Процедуры установки катушки, заправки пряди, регулировки параметров скрутки и самой операции скрутки в процессе замыкания идентичны тем, которые используются при формировании пряди; единственная разница заключается в конкретной используемой технологии скручивания. Скрутка стальных канатов подразделяется на три типа: одинарная-скрутка, двойная-скрутка и тройная-скрутка.
Метод и процесс скручивания одно-тросов по существу такие же, как и для прядей идентичной конструкции. Отличие состоит в том, что в канатах одинарной-свивки направление свивки проволок в последовательных слоях, окружающих сердечник, чередуется, при этом общее направление свивки определяется направлением свивки самого внешнего слоя проволок. Канаты с замкнутыми-витками относятся к типу одинарных-канатов свивки; хотя их метод скручивания напоминает метод скручивания одинарных-веревок, изготовленных из круглых прядей, существенное отличие состоит в том, что профилированные проволоки, окружающие сердечник, должны быть расположены так, чтобы их более широкие стороны постоянно были направлены к внешней поверхности каната. Скручивание фасонных проволок вокруг сердечника замкнутого -канатного каната обычно выполняется на специальном оборудовании.
Канаты двойной-свивки обычно изготавливаются путем скручивания 2, 3, 4, 6, 7 или 8 прядей. Имея конфигурации до 36 прядей, они предлагают большое разнообразие и сложную структуру, что делает их наиболее широко используемым типом стальных канатов. Шести-конфигурация является наиболее распространенной. Канаты двойной- свивки малого- и среднего-диаметра можно производить с помощью скруточных/заматывающих машин. Канаты большого-диаметра-особенно с параллельной свивкой (см. «Методы свивки канатов»)-изготавливаются с использованием смыкающих машин типа люльки-. Веревки, изготовленные из фасонных прядей, могут быть изготовлены с использованием специального оборудования или путем деформации круглых прядей в фасонные пряди на стандартной заделочной машине перед скручиванием их в конечный канат. Тросы с поверхностным-контактным контактом могут быть изготовлены либо методом фасонной-скрутки проволоки, либо методом пластического сжатия. Метод пластического сжатия предполагает подвергание круглых прядей волочению или сжатию роликами в процессе формирования прядей-; это вызывает пластическую деформацию составляющих проволок и изменяет состояние их контакта до того, как пряди будут сложены в канат. Процесс изготовления каната тройной-свивки идентичен процессу изготовления каната двойной-свивки, отличается только количеством стадий скрутки.
Все стальные тросы изготавливаются не-вращающимися (или "неподвижными-свивками"). Эта не-характеристика вращения достигается за счет предварительной-деформации прядей во время-процесса замыкания каната. Для достижения этого свойства стальных канатов с металлическим сердечником также можно использовать термическую обработку. Для улучшения как механических характеристик, так и характеристик не-вращения, процессы выпрямления прядей широко используются как во время-формования прядей, так и-замыкания канатов-в дополнение к предварительной -деформации- прядей для устранения остаточных напряжений, возникающих во время производства.
Между тяговым-колесом и устройством-намотки каната-завязывающей машины расположена смазочная ванна для покрытия стального троса. После смазки канат проходит через механизм перемещения и равномерно наматывается на приемную бобину. По завершении процесса конец каната закрепляется мягкой вязальной проволокой и крепится к фланцу катушки.
