طناب فولادی (سیم بکسل)

در سال ۱۸۳۴ توسط جولیوس آلبرت در شهر کلاستال آلمان و برای استفاده در معادن اختراع شد.
طناب فولادی از نظر جنس مفتول
بطور کلی طنابهای فولادی از یکی از سه نوع ماده اولیه زیر ساخته می‌شوند:
مفتول فولادی بدون روکش یا غیر گالوانیزه: این نوع مفتول معمولاً برای طناب‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که عامل فرسایش در تعیین طول عمر مفید طناب نقش مهمتری داشته و طناب کمتر در معرض عوامل ایجاد کننده زنگ زدگی قرار دارد.
هنگام مقایسه اثرات فرسایش و از هم گسیختگی با اثرات زنگ زدگی، باید بخاطر داشت که حتی یک طناب فولادی با مفتول بدون روکش را هم می‌توان تا اندازه‌ای با روغن کاری کافی، مناسب و در فواصل زمانی منظم در مقابل زنگ زدگی محافظت نمود.

مفتول فولادی گالوانیزه: این نوع مفتول که دارای روکش یکنواخت روی می‌باشد در برابر زنگ زدگی بر اثر آب دریا، هوا، رطوبت و سایر عوامل مشابه مقاوم است، بنابراین طنابهای فولادی گالوانیزه در صنایع کشتیرانی، شیلات، مرغداریها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مفتول فولادی استینلس استیل: طنابهایی که از این نوع مفتول ساخته می‌شوند علاوه بر مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی در مقابل حرارت نیز تا ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد مقاوم بوده و در صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین مقاومت بالایی در برابر اثرات مخرب آب دریا دارند.
دو نوع مغزی برای طناب فولادی وجود دارد:
مغزی الیافی
مغزی فولادی
مغزی طناب فولادی بخش مرکزی طناب است که رشته‌ها بدور آن تابیده می‌شوند. نقش مغزی نگهداری رشته‌های طناب می‌باشد. بنابراین باید قطر آن به اندازه کافی بزرگ باشد تا در هنگامیکه طناب زیر بار است مانع تماس بین رشته‌ها باشد.
مغزی طناب فولادی می‌تواند الیافی یا فولادی باشد:
مغز فولادی ممکن است خود یک طناب فولادی مستقل باشد که در این صورت به آن مغزی طناب فولادی مستقل (IWRC) می‌گویند. در مورد طناب‌های با قطر کمتر از ۱۰ میلی‌متر مغزی فولادی معمولاً یک رشته مفتول فولادی (WSC) خواهد بود.
مغزی الیافی (FC) از الیاف مصنوعی یا الیاف طبیعی تشکیل می‌شود. اگرچه هنوز استفاده از کنف طبیعی در ساخت طناب فولادی متداول است، الیاف مصنوعی نظیر پلی پروپیلین بطور روزافزون بعنوان مغزی طناب فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
لازم بذکر است که از مغزی فولادی موقعی استفاده می‌شود که نیروی کشش و استحکام طناب بیشتر از عوامل دیگر مورد نظر باشد. در حالیکه در مورد مغزی الیافی قابلیت انعطاف طناب نسبت به نیروی کشش آن اهمیت بیشتری دارد.
انواع تاب طنابهای فولادی
طنابهای فولادی از نظر نوع تاب به دو نوع معمولی و لنگ بشرح ذیل تقسیم می‌شود:
طنابهای با تاب معمولی:
هنگامیکه جهت تاب مفتول‌ها در یک رشته مخالف جهت تاب رشته‌ها باشد. این نوع طناب میل کمی به از هم بازشدن یا گره خوردن داشته و در برابر فشار، لهیدگی و تغییر شکل مقاومت بیشتری دارد. در عوض مقاومت آن در برابر سایش و قابلیت انعطاف طناب کمتر از طنابهای با تاب لنگ می‌باشد.
طنابهای با تاب لنگ:
در نوع تاب که بنام John Lang انگلیسی ثبت شده، جهت تاب مفتول در یک رشته با جهت تاب رشته‌ها در طناب یکی می‌باشد. مقاومت طنابهای با تاب لنگ در برابر سایش بیشتر از طنابهای با تاب معمولی می‌باشد اما باید هنگام کار با آنها مراقب بود تا طناب گره نخورد و یا از هم باز نشود. چون این نوع طناب میل زیادی به از هم بازشدن دارد، از آن در مواردی با استفاده می‌شود که هر دو سر طناب مهار شده باشد.
بطور کلی کارکردن با طنابهای با تاب معمولی آسانتر است و کاربرد متداول تری دارد اما در مواردی مثل آسانسورهای باری و مسافری که مقاومت بیشتر در برابر سایش مورد نظر است تاب لنگ ترجیح داده می‌شود.
مقایسه انواع بافت در طنابهای فولادی
طنابهای فولادی معمولاً دارای یکی از چهار نوع بافت مشروح در زیر می‌باشند:
بافت سیل (Seale): در نوع بافت، در هر رشته طناب تعداد مفتولهای هر ردیف که دور مفتول مرکزی قرار می‌گیرد مساوی هم است. قطر مفتولهای ردیف بیرونی بیشتر از قطر مفتولهای ردیف درونی است ولی در هر ردیف قطر کلیه مفتولها یکسان می‌باشد. بعلت ضخیم بودن مفتولهای بیرونی، این نوع طنابها دارای مقاومت سایشی بالایی هستند.
بافت وارینگتون (Warrington): در بافت وارینگتون هر رشته طناب در ردیف بیرونی دارای مفتولهای ضخیم و نازک بصورت یک در میان می‌باشد. بعلت ترکیب مفتولهای ضخیم و نازک در ردیف بیرونی، طنابهای وارینگتون دارای انعطاف بیشتری نسبت به طنابهای سیل هستند.
بافت فیلر (Filler): در بافت فیلر قطر مفتولها در تمامی ردیف‌ها مساویست. در فضای خالی بین مفتولها ردیف بیرونی و ردیف درونی مفتولهای نازکی قرار می‌گیرند که فیلر نامیده می‌شوند. طنابهای فیلر دارای سطح فلزی بیشتری بوده و از قابلیت انعطاف و مقاومت سایشی بالاتری برخوردار می‌باشند.
بافت استاندارد (Standard): در این نوع بافت، قطر کلیه مفتولهای تشکیل دهنده هر رشته یکسان است. طنابهای با بافت استاندارد بعلت دارا بودن قابلیت انعطاف بالا دارای کاربردهای بسیار متنوعی در رشته‌های گوناگون صنعتی هستند.
روغنکاری طناب فولادی
طناب فولادی بمنظور محافظت در برابر زنگ زدگی و کاهش اصطکاک بین مفتول‌ها و رشته‌ها در جریان تولید روغنکاری می‌شد از یک سو مغزی طناب فولادی بعلت اهمیت نقش آن از روغن اشباع می‌شود و از سوی دیگر کلیه مفتول‌های تشکیل دهنده یک رشته و کلیه رشته‌های تشکیل دهنده طناب در طی بافت به روغن مناسب آغشته می‌گردد. نوع روغنکاری بنابر جنس مفتول، کاربرد طناب و خصوصیات محل مورد استفاده متفاوت خواهد بود، در طول مدت عمر مفید طناب نیز، روغنکاری آن باید در فواصل زمانی منظم ادامه یابد تا با جایگزینی روغن از دست داده در اثر استفاده، حداکثر محافظت در برابر زنگ زدگی و سایش درونی بعمل آید. روغنکاری طناب فولادی بهتر است در محلی صورت گیرد که رشته‌ها کمی از هم باز می‌شوند مثل هنگامی که طناب از روی چرخ قرقره عبور می‌کند یا روی قرقره پیچیده می‌شود. در این صورت روغن بهتر جذب می‌شود.
روغنی که برای روغنکاری طناب فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد باید براحتی در طناب نفوذ کند، قسمتهای داخلی و سطح خارجی آن را بپوشاند، با آب شسته نشود و در برابر زنگ زدگی از طناب محافظت نماید.
مقاومت در برابر خستگی (Fatigue) و فرسایش (Wear)
معمولاً مقاومت در برابر خستگی در نقطه مقابل مقاومت در برابر فرسایش قرار دارد. طنابی که از تعداد زیادی مفتول نازک تشکیل شده باشد بسیار قابل انعطاف است و مقاومت خوبی در برابر خستگی دارد در حالیکه طنابی که از تعداد کمی مفتول‌های ضخیم تشکیل شده باشد مقاومت بالایی در برابر فرسایش و ساییدگی خواهد داشت.
سیم بکسل‌هااز سیم‌های فولادی با مقاومت کششی حدود ۲۵۰-۱۳۰ KG/MM ساخته شده‌اند.
سیم بکسلها توسط ماشین‌های مخصوص بافته می‌شوند، بدین طریق که اولاً سیمها بصورت لایه‌های سیمی پیچیده شده و بعد لایه‌های سیمی بصورت بکسل درمی آید. این دو عمل همزمان یا در دومرحله انجام می‌گیرد. لایه‌های سیمی روی لایه داخلی که از جنس فیبر، آزبست، پلاستیک و یا سیم‌هایی با فولاد نرمتر تشکیل شده است پیچیده می‌شود.
سیم بکسلها از نظر بافت، تاب، مغزی، رشته و کلاف تقسیم بندی می‌شوند
سیم بکسل از نظر تاب:
سیم بکسل یکطرفه سیم بکسل دوطرفه یا صلیبیچنانچه جهت تاب کلاف و تاب رشته‌ها هر دو در یک جهت تابیده شده باشد آنرا سیم بکسل یک طرفه می‌نامند.اگر جهت تاب کلاف و تاب رشته‌ها عکس یکدیگر باشد، سیم بکسل دوطرفه یا صلیبی نامیده می‌شود.اگر تاب کلاف‌ها و رشته‌ها عکس یکدیگر باشد و کلاف‌ها یک در میان به راست و چپ رشته‌ها تابیده باشند، ترکیبی گویند.
سیم بکسل از نظر بافت
سیم بکسل‌ها از نظر بافت بر اساس جهت بافت کلاف‌ها نام گذاری می‌شوند. اگر جهت کلاف‌ها از چپ به راست تابیده باشند، با علامت z روی سیم بکسل نشان داده می‌شود و آنرا راست بافت گویند. اگر جهت کلاف‌ها از راست به چپ تابیده شده باشد، با علامت s روی سیم بکسل نشان داده می‌شود و آنرا چپ بافت گویند.
جهت تهیه سیم بکسل بلند کننده بار از سیم بکسل صلیبی راست بافت و چپ بافت استفاده می‌شود. سیم بکسل‌های صلیبی یا دو طرفه نیروی کششی را بهتر تحمل می‌کنند، در صورتی که سیم بکسل‌های یکطرفه میل به بازشدن و شل گردیدن بافت‌ها و رشته‌ها دارند و قابلیت انعطاف و مقاومت پوششی بیشتری را دارند، اما کمتر در جراثقال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. قابل توجه این که از سیم بکسل‌های یکطرفه جهت بلند کردن بار نباید استفاده شود.
سیم بکسل از نظر مغزی
لایه داخلی در مرکز سیم بکسل برای نگهداری لایه‌های اصلی است تا ضمن کار و حرکت که لایه‌ها تحت کشش و خمش قرار می‌گیرد فرم خود را از دست ندهند. دو نوع لایه داخلی در سیم بکسل مصرف می‌شود:
لایه داخلی فیبری کنفی f.c، کنف یا پلی پروپیلن یا آزبست
لایه داخلی فولادی s.c
لایه داخلی فیبری کنفی یا fiber main core:
این نوع لایه از فیبر مصنوعی از درختان مانیلا و آزبست و پلی پروپیلن تشکیل شده است. فیبر قبل از قرار گرفتن داخل سیم بکسل باید به روغن آغشته گردد تا ضمن اینکه از زنگ زدن سیم‌ها جلوگیری می‌کند، امکان لغزش لایه‌های سیمی روی لایه داخلی هنگام کار باشد. این نوع لایه در مواردی که حرارت محیط کار زیاد است و سیم تحت بار مورد لهیدگی قرار می‌گیرد قابل استفاده نیست ولی قابلیت انعطاف سیم بکسل زیاد می‌باشد.
آزبست و پلی پروپیلن که از پنبه تحت عملیات مختلف ساخته می‌شود، بهتر و مقاوم تر از فیبر است. سیم بکسل مغزی کنفی را در در کارخانه داخل حوضچه مخصوص پر از روغنبه مدت ۳-۲ ساعت در درجه حرارت ۱۰۰-۸۰ درجه سانتیگراد حرارت می‌دهند تا روغن رقیق گردیده و کنف خاصیت روغن پذیری داشته باشد. در موقع کار که نیروی کششی به سیم بکسل وارد می‌شود مقداری از روغن‌ها در اثر فشار کلاف از مغزی کنف خارج شده و تمام رشته‌های سیم بکسل سرویس می‌شوند، همین امر باعث طولانی شدن عمر سیم بکسل می‌گردد.
لایه داخلی مستقلindependent wire rope core :
سیم با لایه مستقل از هفت لایه سیمی (۷*۷) تشکیل گردیده است. بکسل‌های با لایه داخلی مستقل برای کارهای سنگین و مقاوم در برابر لهیدگی و مچاله شدن بکار می‌روند. دو نوع سیم بکسل با لایه فولادی داخلی و مستقل در محیط‌های کار گرم مناسب هستند و مقاومت کلی سیم بکسل را ۵/۷٪ زیادتر می‌کند.
گام سیم بکسل
گردش یک کلاف سیم بکسل به دور هسته مرکزی سیم را گام گویند. طول گام بستگی به تعداد کلاف‌ها و قطر سیم بکسل دارد. بنابراین هر سیم بکسل دارای گام مخصوص به خود می‌باشد. دانستن گام سیم بکسل جهت تعیین خرابی سیم بکسل، خصوصاً در حد پارگی سیم لازم است.
سیم بکسل از نظر تعداد رشته و کلاف: ساختمان سیم بکسل تشکیل شده از تعدادی رشته سیم به قطرهای مختلف که ادر جهت موافق حرکت عقربه ساعت بهم تابیده شود، از تابیدن رشته‌ها کلاف بوجود می‌آید.
بنابراین در سیم بکسل ۶*۱۹+۱FC عدد ۱۹ تعداد نخ یا رشته‌های سیم بکسل می‌باشد که در هر کلاف بهم تابیده است، عدد ۶ تعداد کلاف‌های سیم بکسل است. یعنی ۶ کلاف و هر کلاف ۱۹ سیم فولادی و یک عدد مغزی سیم بکسل و علامت اختصاری F.C نوع مغزی می‌باشد.
شرایط کرپی بستن سیم بکسل
قطر سیم بکسل با شماره کرپی‌ها که همان قطر کرپی است یکی باشد.تمام کرپی‌ها در یک جهت بسته شوند.کرپی‌ها باید طوری قرار گیرند که U کرپی طرف سر کوتاه تاشده سیم باشد.تعداد کرپی‌ها بستگی به قطر سیم بکسل دارد، تا قطر ۱۵ میلیمتر سه عدد کرپی و از ۱۵ میلیمتر به بالا هر ۵ میلی‌متر یک کرپی اضافه شود.فاصله کرپی‌ها همه مساوی و فاصله هر کرپی با کرپی بعدی به اندازه شش برابر قطر سیم بکسل خواهد بود.مهره کرپی در موقع سفت نمودن باید باندازه ۳/۱ قطر اولیه سیم بکسل محکم و سفت گردد.