آستین‌های آلومینیومی طناب سیمی: استحکام، اندازه و حالت‌های شکست

یک آستین آلومینیومی یک اتصال مکانیکی با جوش سرد ایجاد می کند، نه فقط یک نقطه خرج کردن

A سیم طناب آستین آلومینیومی که به درستی به عنوان آستین یا فرول شناخته می شود، به عنوان یک اتصال پایانی عمل می کند که به طور دائم انتهای یک طناب سیم را در یک چشم یا اتصال محکم می کند. هنگامی که با ابزار swaging صحیح فشرده می شود، مواد آلومینیومی انعطاف پذیر به صورت پلاستیکی در اطراف رشته های سیم منفرد تغییر شکل می دهند و به دره های بین آنها جریان می یابند و ایجاد می کنند. اینترلاک مکانیکی سرد شکل که بار کششی را به طور مساوی در تمام رشته ها در مقطع طناب توزیع می کند. . یک آستین به درستی بر روی طناب سیم گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ با استفاده از آستین آلومینیومی بیضی شکل به استحکام نگهداری دست می یابد. 85% تا 90% حداقل مقاومت پاره شدن سیم طناب زمانی که طول آستین، قطر داخلی قبل از سوواژ و مشخصات فشرده سازی پس از جابجایی همه برآورده می شود. آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده - معمولاً 5052 یا 6061 به شکل فرفورژه یا A380 در قالب ریخته‌گری - به دلیل ترکیبی از شکل‌پذیری در هنگام فشرده‌سازی، سازگاری با خوردگی با مواد سیم‌طناب و رفتار سخت‌شدگی که باعث افزایش استحکام آستین پس از لغزش می‌شود برای مقاومت در برابر فشار آزاد طناب به طناب، انتخاب می‌شود.

آستین بیضی و استاپ آستین: دو جزء متفاوت برای عملکردهای مختلف

اصطلاح آستین آلومینیومی طناب سیمی شامل دو نوع سخت افزاری متمایز از نظر عملکردی است که اغلب اشتباه گرفته می شوند. یک آستین بیضی شکل که آستین چشم فلاندری نیز نامیده می شود، دارای نیمرخ بیضی شکل دراز با دو سوراخ داخلی موازی است که هر دو پایه یک حلقه طناب سیمی را می پذیرد. . در عرض آن تابیده می شود و هر دو سوراخ را به طور همزمان فشرده می کند و پایانه باربری اولیه برای ایجاد چشمی دائمی در انتهای یک طناب سیمی است. در مقابل، آستین استاپ یک لوله آلومینیومی استوانه‌ای کوتاه با یک سوراخ است که مستقیماً روی یک پایه سیم سیم تکی قرار می‌گیرد تا یک توقف مکانیکی ایجاد کند - مانند نگهدارنده‌ای که مانع از کشیدن طناب سیمی از طریق بلوک قرقره می‌شود یا توقفی که دم طناب سیمی را پس از عبور از آن محکم می‌کند. اشتباه گرفتن این دو و استفاده از آستین توقف در جایی که برای خاتمه باربری به یک آستین بیضی نیاز است منجر به اتصالی می شود که در کمتر از 40 درصد قدرت شکستن طناب زیرا آستین توقف فقط یک پا را درگیر می کند و توزیع بار متعادل طرح بیضی دو سوراخ را ندارد.

پروتکل اندازه و پیامد عدم تطابق

یک آستین آلومینیومی به قطر سیم سیم خاصی با یک پنجره تحمل بسیار باریک اندازه می شود. قطر داخلی سوراخ آستین قبل از swage باید باشد 0.2 تا 0.5 میلی متر بزرگتر از قطر طناب اسمی است به طناب اجازه عبور بدون گیر کردن را بدهد و در عین حال حداقل فضای خالی را که آلومینیوم در طول فشرده سازی باید پر کند، باقی می ماند. آستینی که یک سایز خیلی بزرگ باشد به اندازه کافی روی رشته های طناب فشرده نمی شود. آلومینیوم قبل از اینکه به طور کامل در بین رشته ها جریان پیدا کند به حد تراکم خود می رسد و حفره های داخلی ایجاد می کند که به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل می کنند و قدرت نگه داشتن را تا 30٪ کاهش می دهند. آستینی که یک سایز خیلی کوچک است را نمی‌توان بدون آسیب به رشته‌ها روی طناب رزوه کرد و مجبور کردن آن باعث جابجایی و پیچ خوردگی سیم‌های بیرونی منفرد می‌شود و سطح مقطع ضعیفی را دقیقاً در نقطه‌ای ایجاد می‌کند که انتهای آن بیشترین تنش را اعمال می‌کند. نمودارهای اندازه آستین منتشر شده توسط سازندگان هر قطر طناب را با یک شماره قطعه آستین خاص مطابقت می‌دهد، و اندازه‌بندی مختص ساختار طناب است - یک طناب هسته فیبر 6x19 و یک طناب با هسته سیمی مستقل 7x19 با قطر اسمی یکسان ممکن است به مشخصات آستین متفاوتی نیاز داشته باشد زیرا بسته‌بندی واقعی به دلیل قطرهای خارجی متفاوت است.

بازرسی قبل از Swage و قانون طول دم

قبل از فشرده‌سازی، دم طناب سیمی که از آستین بیرون زده است باید به اندازه‌ای بلند باشد که امکان بررسی بصری را فراهم کند که طناب در حین چرخاندن لیز نخورده باشد. قانون استاندارد الف است حداقل طول دم برابر با یک آستین برای آستین های بیضی شکل و دو قطر طناب برای آستین های استاپ است. . پس از تاب دادن، اگر دم به داخل آستین جمع شده باشد، طناب در حین فشرده شدن لیز خورده و انتهای آن باید قطع شده و دوباره ساخته شود. دم همچنین مواد لازم برای یک اقدام ایمنی ثانویه را فراهم می کند: در کاربردهای مهم بلند کردن، دم اغلب با سیم سرو می شود یا با یک آستین توقف اضافی به عنوان نگهدارنده پشتیبان نصب می شود.

الزامات ابزار Swaging و ابزار دستی در مقابل تصمیم هیدرولیک

فشرده سازی یک آستین آلومینیومی طناب سیمی به یک ابزار چرخاننده نیاز دارد که فشرده سازی موازی و کنترل شده را در یک بعد مشخص شده پس از جابجایی اعمال می کند. یک برش پیچ و مهره فروشگاهی سخت افزار یا یک چکش و پانچ نمی تواند یک گیره ایمن تولید کند. حداقل ابزار قابل قبول برای آستین های بیضی روی طناب سیمی تا قطر 5 میلی متر است. ابزار چرخاندن دستی با فک های فولادی سخت شده که با مشخصات درست پس از فشرده سازی ماشین کاری شده اند . این ابزارها طرح‌های اهرمی مرکب هستند که نیروی دست را به چندین تن فشار فشاری در صورت فک‌ها ضرب می‌کنند. برای قطر طناب های بالای 5 میلی متر، یک پرس هیدرولیک با قالب های قابل تعویض برای ایجاد 8 تا 15 تن نیروی ثابت مورد نیاز برای فشرده سازی کامل آستین آلومینیومی در ساختار طناب مورد نیاز است. شاخص کیفیت حیاتی برای هر ابزار چرخاننده توانایی آن در تولید یک بعد پس از جابجایی قابل تکرار است - که معمولاً به عنوان اندازه‌گیری گیج در سرتاسر آستین فشرده در پهن‌ترین نقطه آن مشخص می‌شود - و ابزاری که فک‌های آن فرسوده، فنردار یا ناهماهنگ با اندازه آستین است، یک بار کم‌فشرده به نظر می‌رسد که کمتر از آن است.

گیج Go/No-Go و تأیید بعد از Swage

پس از فشرده‌سازی، آستین جاروبرقی باید با یک گیج خروجی/بدون رفتن که توسط سازنده آستین ارائه شده یا در برگه اطلاعات سازنده مشخص شده است، بررسی شود. سنج تأیید می کند که پهنای فشرده آستین در محدوده قابل قبول قرار می گیرد - معمولاً به علاوه 0.2 میلی متر و منهای 0.1 میلی متر از بعد اسمی پس از جابجایی . آستینی که اندازه آن بیش از اندازه روی گیج است، کمتر فشرده شده است و قدرت نگهداری کامل را ایجاد نمی کند. آستینی که اندازه آن کمتر است، بیش از حد فشرده شده است، که می‌تواند آلومینیوم را شکسته یا رشته‌های طناب داخلی را خرد کند و نقطه شروع خرابی ایجاد کند. بررسی گیج برای هیچ گونه برنامه های بلند کردن، تقلب یا کاربردهای حیاتی ایمنی اختیاری نیست. این تنها تأیید عینی است که swage به درستی انجام شده است.

استاندارد دو آستین برای کاربردهای بلند کردن

استانداردهای صنعتی برای تسمه های طناب سیمی و مجموعه های بالابر، از جمله ASME B30.9 و EN 13411-3، مستلزم استفاده از اتصال چشم فلاندری با آستین های بیضی شکل آلومینیومی است. حداقل یک آستین برای قطرهای طناب سیم تا 6 میلی متر، دو آستین برای قطرهای 6 تا 12 میلی متر و سه آستین برای قطرهای بالای 12 میلی متر . آستین ها به طور مساوی در امتداد دم قرار گرفته اند و اولین آستین به اندازه عملی نزدیک گلوی چشم قرار می گیرد و آستین های بعدی در فواصل تقریباً یک آستین قرار دارند. الزامات چند آستینی به خاطر خود افزونگی نیست. به این واقعیت می پردازد که یک آستین منفرد کل بار کششی را در یک نقطه متمرکز می کند، و اگر آن آستین به خطر بیفتد - به دلیل نقص ساخت، خوردگی، یا یک ضایعات غیرمجاز - کل پایانه بدون هشدار از کار می افتد. آستین‌های متعدد بار را توزیع می‌کنند و نشان‌دهنده خرابی پیشرونده را نشان می‌دهند: اگر آستین اول شروع به لیز خوردن کند، بار به آستین دوم منتقل می‌شود و بیرون زدگی دم از آستین اول به وضوح تغییر می‌کند و بازرس را از خرابی در حال توسعه در طول یک معاینه معمول آگاه می‌کند.

ملاحظات خوردگی و سازگاری گالوانیکی آلومینیوم و فولاد

یک آستین آلومینیومی در تماس با سیم طناب فولادی یک جفت گالوانیکی را در حضور یک الکترولیت مانند آب باران، اسپری نمک یا رطوبت اتمسفر صنعتی ایجاد می کند. آلومینیوم آندی به فولاد در سری گالوانیکی است، به معنی آستین آلومینیومی برای محافظت از سیم سیم فولادی ترجیحاً خورده می شود . در کاربردهای داخلی خشک، این اثر گالوانیکی ناچیز است و آستین از طناب بیشتر دوام می آورد. در محیط‌های دریایی، تأسیسات در فضای باز ساحلی یا تأسیسات پردازش شیمیایی، سرعت خوردگی گالوانیکی به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. کاهش برای این محیط ها شامل انتخاب آستین های آلومینیومی آنودایز شده با حداقل است لایه آنودایز 15 میکرونی که آلومینیوم را از فولاد عایق الکتریکی می کند ، استفاده از یک پرایمر غنی از روی روی مجموعه سوآگ قبل از قرار دادن آن در سرویس و کاهش فاصله بازرسی برای تشخیص نازک شدن دیواره آستین قبل از اینکه استحکام پایانه را به خطر بیندازد. آستین های فولادی ضد زنگ - موجود در درجه 304 یا 316 - مشکل خوردگی گالوانیکی را در صورت استفاده با طناب سیم فولادی ضد زنگ به طور کامل از بین می برد، به قیمت نیاز به نیروهای نوسانی بالاتر به دلیل استحکام تسلیم بیشتر فولاد ضد زنگ در مقایسه با آلومینیوم.

حالت های رایج شکست و شناسایی فیلد

پایانه های آستین آلومینیومی طناب سیمی از طریق تعداد محدودی مکانیسم های قابل پیش بینی، که هر کدام دارای نشانگرهای قابل مشاهده هستند، شکست می خورند. شایع ترین شکست این است بیرون کشیدن طناب، جایی که سیم طناب تحت بار از داخل آستین فشرده می لغزد و آستین را در جای خود روی یک دم جدا شده باقی می گذارد. . این نشان دهنده فشار کم، آستین با اندازه نامناسب یا سطح طناب آلوده است که از چسبیدن آلومینیوم به سیم ها جلوگیری می کند. حالت دوم شکستگی آستین است، که در آن آلومینیوم به صورت طولی در امتداد محور تراکم ترک می‌خورد، که معمولاً ناشی از فشرده‌سازی بیش از حد است که از حد انعطاف‌پذیری آلومینیوم فراتر می‌رود. سومین مورد شکست خستگی طناب سیم در نقطه خروجی آستین است که به دلیل انتقال شدید بین بخش آستین سخت و طناب آزاد انعطاف پذیر ایجاد می شود و غلظت تنش خمشی ایجاد می کند. این حالت شکست با استفاده از یک انگشتانه در چشم کاهش می‌یابد که شعاع خمش کنترل‌شده‌ای را فراهم می‌کند و تنش خمشی چرخه‌ای را در رابط آستین-طناب کاهش می‌دهد. حالت چهارم نازک شدن دیواره آستین ناشی از خوردگی است که در آن آستین آلومینیومی سطح مقطع خود را از دست می دهد تا زمانی که دیواره باقیمانده دیگر نتواند انبساط شعاعی طناب را تحت بار مهار کند و منجر به شکافتن آستین شود. هر یک از این حالت های خرابی شواهد تشخیصی به جا می گذارد که یک بازرسی صالح می تواند قبل از وقوع شکست فاجعه بار شناسایی کند.

طناب سیمی از جنس استنلس استیل و کیف مخصوص آستین های آلومینیومی

هنگامی که آستین های آلومینیومی روی طناب سیم فولادی ضد زنگ استفاده می شود، این ترکیب ملاحظات خاصی را فراتر از طناب گالوانیزه ارائه می دهد. سیم طناب فولادی ضد زنگ دارای یک سطح صاف تر و ضریب اصطکاک کمتر نسبت به طناب گالوانیزه ، به این معنی که آستین آلومینیومی باید به یک قفل مکانیکی عمیق تر در هندسه رشته دست یابد تا مولفه اصطکاک کاهش یافته نیروی نگهدارنده را جبران کند. این امر با مشخص کردن ابعاد کمی کوچکتر پس از جابجایی برای طناب ضد زنگ نسبت به طناب گالوانیزه با همان قطر، به دست می آید و به طور موثر درصد تراکم را برای هدایت آلومینیوم به عمق دره های رشته افزایش می دهد. علاوه بر این، پتانسیل گالوانیکی بین آلومینیوم و فولاد ضد زنگ است تقریباً 0.5 ولت در آب دریا، در مقایسه با 0.3 ولت بین آلومینیوم و فولاد کربن ، به این معنی که آستین آلومینیومی روی طناب ضد زنگ در یک محیط دریایی بسیار سریعتر از همان آستین روی طناب گالوانیزه خورده می شود. آستین آنودایز شده با استراتژی پرایمر روی برای ترکیب آلومینیوم ضد زنگ در خدمات در فضای باز یا دریایی اجباری است، نه اختیاری.

مواد جایگزین آستین و گزینه های مس و روی

آلومینیوم تنها ماده آستین موجود برای خاتمه سیم طناب نیست و کاربردهای خاصی از مواد جایگزین سود می برند. آستین‌های مسی که به‌عنوان مس اکسیدزدای فسفر C12200 مشخص می‌شوند، استانداردی برای سیم‌طناب مورد استفاده در معادن و محیط‌های انفجاری هستند، زیرا مس در هنگام برخورد یا ساییدگی جرقه‌ای تولید نمی‌کند. . آستین‌های مسی به دلیل استحکام تسلیم بالاتر مس، تقریباً 15 درصد نیروی فشار بیشتری نسبت به آستین‌های آلومینیومی هم‌اندازه نیاز دارند، و هنگامی که به‌درستی به کار می‌روند، استحکام نگه‌داری قابل مقایسه با آلومینیوم دارند. آستین های روی، تولید شده از آلیاژ روی با خلوص بالا، برای کاربردهای غوطه ور و زیر آب مشخص می شوند که در آن روی به عنوان یک پایان مکانیکی و یک آند قربانی که سیم طناب را از خوردگی محافظت می کند. آستین روی عمداً در طول زمان مصرف می‌شود و ضخامت دیواره آن با مقدار خوردگی مشخص می‌شود که تضمین می‌کند پایان مکانیکی برای طول عمر طراحی نصب عملکردی باقی می‌ماند. همانطور که اشاره شد، آستین‌های فولادی ضد زنگ برای مجموعه‌های طناب ضد زنگ در محیط‌های خورنده و برای دکل‌های غذایی، دارویی و اتاق تمیز که گرد و غبار اکسید آلومینیوم ناشی از خوردگی آستین غیرقابل قبول است، انتخاب می‌شوند.

نقش انگشتانه در محافظت از آستین و طناب

انگشتانه یک درج فلزی یا پلاستیکی شیاردار است که در داخل چشمی پایانه یک طناب سیمی قبل از کوبیدن آستین قرار می گیرد. عملکرد آن این است که شعاع خمش کنترل شده را در منحنی داخلی چشم حفظ کنید و از له شدن طناب سیمی توسط سطح یاتاقان هر چیزی که چشم به آن متصل است جلوگیری کنید. . برای انتهای آستین آلومینیومی، انگشتانه یک عملکرد حیاتی اضافی را ایفا می کند: از انحراف رشته های طناب در گلوی چشم تحت بار جلوگیری می کند، که می تواند غلظت تنش را بلافاصله در مجاورت آستین ایجاد کند و منجر به شکست زودرس سیم شود. انگشتان استاندارد برای یک قطر طناب معین یک را فراهم می کند حداقل شعاع خمش 2.5 تا 3 برابر قطر طناب در گلو چشم بدون انگشتانه - پیکربندی به نام چشم نرم - طناب در اطراف شعاع بسیار محکم‌تری که توسط پین یا قلاب اتصال تحمیل شده است خم می‌شود و سیم‌های داخل خم در اولین چرخه بار بیش از حد الاستیک خود فشرده می‌شوند و برای همیشه طناب را در بیشترین تنش آن آسیب می‌رسانند. یک چشم نرم با انتهای آستین آلومینیومی فقط برای کاربردهای استاتیکی غیر بحرانی که طناب هرگز به حد مجاز بار کاری خود نزدیک نمی‌شود و در آن‌هایی که خستگی در نظر گرفته نمی‌شود، قابل قبول است.