概述
位於鋼絲繩中心起支撐和緩衝作用的填充物。位於繩股中心起同樣作用的填充物則叫股芯。繩(股)芯分纖維繩(股)芯和金屬繩(股)芯兩大類。
作用
繩(股)芯在鋼絲繩和繩股捻制和使用時,起支撐外層繩股(鋼絲)、保持鋼絲繩(繩股)形狀完整的作用;纖維繩芯還起增加柔軟性、儲油、防鏽和潤滑減磨作用。當鋼絲繩受衝擊和發生振動時,被壓緊的纖維繩(股)芯,因富有彈性而能起緩衝作用,但會降低實際承載。金屬繩芯除有上述作用外,還可增強鋼絲繩的承載能力。纖維繩(股)芯應具抗擠壓性,鋼絲繩處於工作狀態時,繩股(鋼絲)對它的徑向壓力達147MPa時,不應產生徑向壓扁變形,否則因相鄰股接觸處的接觸應力增加,引起鋼絲過早磨損,甚至造成早期斷裂。繩(股)芯應有較小的吸濕性和良好的耐磨性,否則會增加其水分,引起內部鋼絲的鏽蝕,使鋼絲脆性加劇,降低鋼絲繩的抗拉強度。
金屬繩芯能增加鋼絲繩強度,自身具有耐高溫和抗壓能力。但採用金屬芯的鋼絲繩彎曲能力差,剛度較大,適於在船舶張拉桅桿、吊橋、鹽井等處使用。雙捻金屬芯具有一定彎曲性能,可用在承受擠壓和衝擊負荷的起重機械上,如汽車吊、電鏟等。
分類和用途
繩芯按材質分金屬繩芯、天然有機纖維繩芯、礦物繩芯和合成纖維繩芯4種。不同材質的繩芯具有不同的特點,分別適用於不同的用途。
(1)金屬繩芯。當鋼絲繩整繩拉斷力與承受的載荷之比較小(但大於4)、股繩對繩芯的壓力超過147MPa,或鋼絲繩使用環境為高溫和負荷變化大時,應使用金屬繩芯。金屬繩芯由鋼絲像繩股一樣捻制而成。繩股的金屬芯一般為單根鋼絲,也有用外表面塗一層聚醯胺樹脂(卡普隆)的鋼絲或充填乾油的鋼絲緊繞成彈簧作為鋼芯的,稱彈簧金屬芯。圓股點接觸鋼絲繩(見圓股鋼絲繩)用的金屬芯與普通單捻鋼絲繩(繩股)一樣;線接觸鋼絲繩的金屬芯則多為7×7結構的雙捻鋼絲繩(見鋼絲繩)。近年來為了改善鋼絲繩中的繩股工作條件,改用6×7結構的鋼絲繩。
(2)天然有機纖維繩(股)芯。製作天然有機纖維芯的材料可分硬質纖維,如西沙爾麻、馬尼拉麻(即劍麻)和蕉麻;軟質纖維,如黃麻、大麻及棉紗。硬質纖維是最好的天然有機繩芯材料,與軟質纖維相比吸濕性低,抗壓、抗拉及抗磨性能較高。天然有機纖維繩芯最適於製造提升用鋼絲繩。天然有機繩(股)芯含水量應小於2%,酸、鹼及鹽的含量應小於0.03%。為了提高其抗磨損及抗拉性能,有機繩(股)芯採用小捻距,要捻制緊密。
中國鋼絲繩使用的天然有機纖維芯的材料多是黃麻,麻紗的規格有1.7、1.4、1.3和1.0mm4種;大都用左捻,也有部分使用右捻的(見鋼絲繩捻法)。
(3)礦物繩芯。用石棉製成,耐高溫且有較高的柔軟性,但強度低。用礦物繩芯製成的鋼絲繩,多用於高溫工作環境。
(4)合成纖維芯。聚醯胺(錦綸)、聚乙烯L維尼綸)、聚丙烯等纖維均可做繩(股)芯材料。它仃j與天然纖維芯相比,具有耐磨、耐擠壓性高,製成均繩(股)芯直徑均勻、繩徑穩定、質地結實、比重輕;以及對油脂的吸附性強等優點,但軟化點及熔化點較低,耐熱性差。合成纖維芯還有其獨特的優點,即能抵抗酸、鹼、鹽和硫化氫等的腐蝕,在46~150℃溫度範圍性能穩定。隨化學合成纖維工業的發展,特別是20世紀50年代出現聚丙烯纖維後,合成纖維逐漸替代了天然有機纖維作為繩(股)芯。漁業、鹽井用鋼絲繩及某些異形股鋼絲繩,多用合成纖維製作繩(股)芯。
生產流程 (以天然有機纖維為原料):
原料驗收(紗條)--捻股--捻繩--(烘乾)--浸油--入庫
繩(股)芯生產時,使用麻股機和麻繩機,將麻(或棉)纖維捻製成麻(棉)股或繩,再經過浸油處理。
纖維芯在鋼絲繩中的作用之一是儲油,儲油越充足的鋼絲繩潤滑條件就越好,使用壽命越長。若纖維芯浸油不足,鋼絲繩使用一段時間後會因繩(股)芯乾燥無油,而導致繩芯霉爛發脆,繩中的鋼絲產生由內向外的腐蝕,降低鋼絲繩的使用壽命。為了提高纖維芯的含油量,在浸油前應經烘乾處理,去除水分。烘乾方法有常壓乾燥法和油煮去水法。前者是將繩(股)芯放置70~90℃烘房乾燥;後者是將繩芯的烘乾與浸油同時進行,即在100~110℃油槽中煮0.5~1h左右,使繩芯水分蒸發,從油中逸出,同時完成浸油。
繩(股)芯浸油有常壓浸油法(如上所述)和真空壓力浸油法兩種,兩種方法相比,常壓浸油操作簡便設備簡單,但浸油不易浸透、浸勻;真空壓力浸油設備複雜,浸油透而勻(繩芯含油率達45%~50%),浸油質量可靠而有保證。