سیم بکسل Wire rope یا طناب فولادی از بافت چند رشته (استرند) تولید می شود که در هر رشته از چند مفتول با سایز یکسان و یا سایز های مختلف استفاده شده است. سیم بکسل ها دارای تنوع بسیار بالایی می باشند چرا که بر حسب نیاز صنایع مختلف می بایست دارای مشخصات مکانیکی مختلفی داشته باشند. از سیم بکسل در گرید های فولادی و استیل در صنایع مختلفی از جمله اتصالات کابین و گاورنر آسانسور، اتصالات جرثقیل و تاور کرین، اتصالات دکل های حفاری، بصورت اسلینگ در جمل بار و در اتصالات مرغداری ها استفاده بسیاری می شود.
سیم بکسل هم در گرید های مختلف فولادی و هم در گرید های استنلس استیل تولید می شود. در تولید سیم بکسل فولادی که هم بصورت مغز الیافی و هم مغز فولادی تولید می شود از فولاد آلیاژی Alloy steel با درصد کربن متوسط به بالا بر حسب تنسایل مورد نظر استفاده می شود که مفتول های آن طی عملیات سخت کاری حرارتی قرار گرفته و دو مشخصه مکانیکی نتسایل و سختی سطحی آنها افزایش پیدا می کند. سیم بکسل های استیل به سبب مقاومت بالایی که در برابر زنگ زدگی دارند در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.
سیم بکسل آسانسوری
سیم بکسل نتاب
سیم بکسل حفاری
سیم بکسل روکش دار
سیم بکسل استیل
سیم برش الماسه 4.8
سیم بکسل جرثقیل
سیم بکسل مغز کنفی
اسلینگ سیم بکسل
سیم بکسل کلایمریسیم بکسل ها دارای مراحل مختلفی از تولید بوده و شرکت های تولید کننده از تکنولوژی مختلفی چه در مرحله فراوری فلزات و چه در مرحله بافت و تولید سیم بکسل استفاده می کنند. کیفیت سیم بکسل ها بر حسب نوع ساختار و صنعت مصرف کننده می تواند دارای فاکتور های متفاوتی باشد اما در کل می توان از یک الگوی تقریبا یکسان برای بررسی کیفیت تولید سیم بکسل ها استفاده نمود. مهمترین فاکتور های کیفی سیم بکسل ها به قرار زیر هستند.
فاکتور های دیگری را نیز می توان در لیست بالا در معرفی و مقایسه کیفیت سیم بکسل ها قرار داد که سختی سطحی یکی از آنها می باشد. البته با توجه به اینکه سختی سطحی سیم بکسل و تنسایل بصورت موازی با یکدیگر افزایش پیدا می کنند سیم بکسل های فولادی دارای تنسایل بالا دارای سختی سایشی بالایی نیز هستند. همینطور مقاومت در برابر خزش سیم بکسل تحت تاثیر تنش های کششی یکی دیگری از فاکتور های کیفی سیم بکسل محسوب می شود که هانند سختی با فرایند های افزاینده مقاومت کششی افزایش پیدا می کند.
سیم بکسل های فولادی که به منظور لیفتینگ بار مورد استفاده قرار می گیرند می بایست دارای قابلیت های مکانیکی بالایی باشند. قابلیت های مکانیکی سیم بکسل های فولادی نیاز به کمیت های عددی داشته تا مقایسه بین انواع سیم بکسل ها بصورت دقیق صورت گیرد. تنسایل سیم بکسل یکی از مهمترین فاکتور هایی است که بصورت یک کمیت عددی در بیان قابلیت های کششی سیم بکسل ها مورد استفاده قرار می گیرد. تنسایل سیم بکسل معرف قابلیت کششی مفتول های سیم بکسل از یک سو و با توجه به بالا رفتن موازی سختی و تنسایل معرف مقاومت سایشی آن نیز می باشد.
تنسایل سیم بکسل تابع متریال و آلیاژ های فولادی بکار گرفته شده در تولید سیم بکسل از یک سو و عملیات سخت کاری حرارتی به منظور افزایش قابلیت های کیفی سیم بکسل از سوی دیگر قرار دارد. تنسایل سیم بکسل های بصورت عددی در محدوده 1360 الی 2190 نیوتن بر میلیمتر مربع تغییر می کند که بالا رفتن آن به منظور افزایش مقاومت کششی، مقاومت سایشی و ترد تر شدن مفتول های سیم بکسل می باشد.در زیر به معرفی کاربردی ترین تنسایل و گرید سیم بکسل در صنایع می پردازیم.
تنسایل سیم بکسل تابع سایز سیم بکسل نبوده و برای یک متریال مشخص در تمام سایز ها یکسان می باشد. لازم به ذکر است که تنسایل سیم بکسل در تست کشش در بالاترین نقطه از تحمل یعنی در ناحیه پلاستیک در نقطه ای که سیم بکسل در مرحله پارگی قرار می گیرد سنجیده می شود.
سیم بکسلها بر اساس نوع بافت و چیدمان مفتولها به چند دسته اصلی تقسیم میشوند که شامل بافت سیل (Seale)، بافت وارینگتون (Warrington)، بافت استاندارد یا فیلر (Filler) و بافت کمپلکس یا ترکیبی هستند. در بافت سیل، مفتولهای داخلی نازکتر و مفتولهای خارجی ضخیمتر هستند، که این ویژگی باعث ایجاد مقاومت بالاتر در برابر سایش میشود. بافت وارینگتون از ترکیب مفتولهای ضخیم و نازک به صورت متناوب ساخته شده و انعطافپذیری بالایی را فراهم میکند. در بافت استاندارد، از مفتولهای با قطر یکسان استفاده میشود که به دلیل طراحی ساده، برای کاربردهای عمومیتر مناسب است. بافت کمپلکس ترکیبی از الگوهای مختلف است که برای کاربردهای خاص با نیازهای متنوع استفاده میشود.
بافت سیل به دلیل وجود مفتولهای ضخیم در سطح خارجی، مقاومت زیادی در برابر سایش دارد و برای محیطهای خشن مانند معادن و صنایع سنگین ایدهآل است. این نوع بافت اما انعطافپذیری کمتری نسبت به وارینگتون دارد. از سوی دیگر، بافت وارینگتون به دلیل وجود مفتولهای با ضخامت متناوب، انعطافپذیری بیشتری دارد و برای کاربردهایی که نیاز به حرکتهای مکرر و انعطاف بالا دارند، مانند جرثقیلها و بالابرها، مناسبتر است.
بافت استاندارد یا فیلر تعادلی مناسب بین مقاومت کششی و انعطاف ایجاد میکند و برای کاربردهای عمومی در صنایع مختلف استفاده میشود. این نوع بافت برای شرایطی که نیازی به ویژگیهای خاص مکانیکی وجود ندارد، گزینهای اقتصادی و کارآمد است. بافت کمپلکس یا ترکیبی، برای کاربردهای خاص و پیشرفته طراحی میشود و میتواند ویژگیهایی مانند مقاومت بالا در برابر خستگی، انعطافپذیری عالی، و تحمل بارهای سنگین را ترکیب کند. این نوع سیم بکسلها معمولاً در پروژههای مهندسی پیچیده و شرایط عملیاتی خاص مورد استفاده قرار میگیرند.
در محدوده سایز ۶ تا ۲۲ میلیمتر، سیمبکسلهای با مغز کنفی (فیبری) به دلیل ترکیب ساختاری منحصربهفرد خود، وزن کمتری را در هر متر طول ارائه میدهند. هسته مرکزی این سیمبکسلها از الیاف طبیعی یا مصنوعی تشکیل شده که وزن آن بهطور قابل توجهی از فولاد سبکتر است. این اختلاف وزن، حتی در سایزهای کوچک مانند ۶ تا ۱۰ میلیمتر نیز محسوس است، اما با افزایش قطر، مزیت وزن سبکتر آن پررنگتر میشود. بهطور کلی، این کاهش وزن، حملونقل، نصب و کار با آن را در تمام سایزها آسانتر میکند.
در مقابل، سیمبکسلهای با مغز فولادی در همین محدوده قطری، متریال یکپارچهتری دارند که منجر به وزن بیشتر در هر متر میشود. در این نوع، هسته مرکزی خود از رشتههای فولادی تشکیل شده که تراکم و چگالی بالاتری ایجاد میکند. بنابراین، یک سیمبکسل ۱۰ میلیمتری با مغز فولادی، وزن بیشتری نسبت به نمونه همسایز با مغز کنفی خواهد داشت. این اختلاف وزنی، ناشی از جایگزین نشدن هیچ بخشی از فولاد با مواد سبکتر است و استحکام ساختاری مطلق را در اولویت قرار میدهد.
با رسیدن به سایزهای متوسط و بزرگ مانند ۱۶ تا ۲۲ میلیمتر، شکاف وزنی بین دو نوع کاملاً مشهود میشود. یک سیمبکسل ۲۲ میلیمتری با مغز کنفی، اگرچه خود قطری قابل توجه دارد، اما به لطف هسته سبک، وزن نهایی کمتری نسبت به نمونه فولادی تحمیل میکند. این ویژگی برای کاربردهایی مانند جرثقیلهای متحرک یا مواردی که کاهش وزن بار مرده مهم است، یک مزیت کلیدی محسوب میشود. با این حال، این سبکی، همیشه به معنای کاهش استحکام نیست، بلکه نشاندهنده طراحی متفاوت برای نیازهای متنوع است.
در نهایت، سیمبکسلهای مغز فولادی در سایزهای بزرگ، بهطور طبیعی سنگینترین وزن را دارا هستند. این وزن بالا، مستقیمترین نشانه از ظرفیت باربری بسیار بالاتر، مقاومت فشاری بیشتر هسته در برابر لهیدگی، و دوام ساختاری تحت بارهای سنگین و مداوم است. انتخاب بین این دو نوع، در حقیقت یک مبادله بین سبکی و انعطافپذیری بیشتر (مغز کنفی) با استحکام مطلق و مقاومت به خستگی بالاتر (مغز فولادی) است که باید با توجه به نیازهای دینامیکی و استاتیکی هر پروژه صورت پذیرد.
