سیم بکسل

مشخصات فنی و فاکتور های موثر بر قیمت خرید سیم بکسل

سیم بکسل حتی اگر بصورت تمام فلزی نیز تولید شده باشد دارای مشخصات فنی بسیار گسترده ای است. در واقع تنوع بسیار گسترده این ابزار صنعتی سبب شده است که بعنوان اولین انتخاب در اتصالات بسیاری ماشین آلات مورد استفاده قرار گیرد. این مشخصات فنی بصورت مستقیم هم بر قابلیت های مکانیکی و شیمیایی سیم بکسل تاثیر داشته و هم بر قیمت خرید آن موثر هستند.

زمانی که برای خرید سیم بکسل به فروشگاه های مرتبط مراجعه می کنید اولین چیزی که می بایست ارائه دهید مشخصات فنی طناب فولادی است. بسیاری از این مشخصات در قالب کمیت های مکانیکی بیان می شوند که ممکن است برای کاربران عمومی قابل درک نباشند. در واقع درک واقعی از مشخصات مکانیکی این اتصال صنعتی نیاز به درک بالایی از دو علم مکانیک و متالورژی دارد.

مشخصات مکانیکی و دیمانسیون های مختلف بکار رفته در بحث قابلیت های سیم بکسل سبب می شوند تا اغلب کاربران یا با انتخاب برند های شناخته شده تر و یا با بکارگیری مشاوره فنی تولید کنندگان به خرید این اتصال صنعتی بپردازند. برخی از مهمترین مشخصات فنی طناب فولادی که بصورت مستقیم بر روی قیمت خرید ان نیز تاثیر می گذارد به قرار زیر می باشد.

• قطر یا سایز: از مهمترین فاکتور های تاثیر گذار بر قابلیت های مکانیکی و قیمت سیم بکسل قطر یا سایز می باشد. قطر طناب فولادی از 0.3 میلیمتر الی 64 میلیمتر می تواند متغیر باشد. در اغلب کاربری های صنعتی از wire rope در سایز های 6 الی 24 میلی متر استفاده می شود. با رفتن قطر یا سایز سیم بکسل به مفهوم استفاده از میزان بالاتری فلز در تولید بوده که قیمت و مقاومت کششی طناب فولادی را نیز افزایش می دهد.
• متریال و آلیاژ: سیم بکسل یا از آلیاژ های فولادی تولید می شود (steel wire rope) و یا از آلیاژ های ضد زنگ (stainless steel wire rope). هر یک از این آلیاژ ها بر حسب ترکیبات شیمیایی و عملیات حرارتی می توانند گرید های مختلفی داشته باشند.
• ساختار: یکی از مهمترین فاکتور های فنی که به منظور خرید این اتصال صنعتی نیاز دارید ساختار است. ساختار در واقع بیان کننده تعداد رشته ها و تعداد مفتول های فلزی بکار رفته در هر رشته از سیم بکسل می باشد. اغلب در صنایع بر حسب نیاز ماشین آلات از ساختار های ویژه ای از طناب فولادی استفاده می شود. پر مصرف ترین ساختار های wire rope عبارتند از ساختار 8x19 , 6x19, 6x36, 19x7, 6x37. ساختار طناب فولادی بصورت مستقیم بر روی انعطاف، مقاومت کششی و سایشی ان تاثیر دارد.
• مغزی: این مشخصه بیان گر نوع و متریال بکار رفته در مغزی سیم بکسل است. انواع مغزی های فولادی (IWRC)، مغزی های کنفی (Fiber Core)، مغزی پلی پروپیلن PP و سیزال برای طناب های فولادی مورد استفاده قرار می گیرند. در مورد سیم بکسل استیل نوع مغزی فقط بصورت استیل استفاده می شود.
• گرید: این مشخصه مکانیکی بصورت مستقیم با آلیاژ فلزی بکار رفته در تولید قطعات فلزی سر و کار دارد. استفاده از درصد بالایی از کربن همراه با انجام عملیات سخت کاری حرارتی به بالا رفتن گرید مفتول های سیم بکسل می انجامد. گرید بالاتر به منزله قابلیت کششی و سایشی بیشتر مفتول های این اتصال صنعتی است.
• بافت: بافت طناب فولادی بیانگر قطر مفتول هایی است که در هر رشته استفاده می شود. قطر مفتول ها می توانند یکسان و یا متنوع باشند. چهار بافت اصلی طناب فولادی عبارتند از بافت استاندارد (قطر مفتول ها برابر)، بافت سیل SEALE، بافت وارینگتون WARRINGTON و بافت فیلر Filler.
• آبکاری سطحی: در مورد طناب فولادی با توجه به آسیب پذیری فولاد در تماس با آب و خورنده های محیطی اغلب از آبکاری استفاده می شود. نوع آبکاری و مقاوم سازی بصورت مستقیم هم بر قیمت و هم بر مقاومت محیطی سیم بکسل تاثیر می گذارد.

تنسایل، MBL و WLL به چه معنی هستند؟

یکی از مشخصات فنی که جهت سفارش و خرید ادوات فولادی لیفتینگ از شما سوال می شود تنسایل است. در واقع مقاومت کششی و سایشی اتصالات لیفتینگ بار می بایست بصورت عددی مشخص و مقایسه شوند. تنسایل، MBL و WLL هر سه کمیت هایی عددی در بیان مقاومت مکانیکی سیم بکسل هستند. این سه کمیت هر چند با یک هدف اما با مفاهیم کاملا متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرند.

قابلیت های مکانیکی طناب فولادی تحت تاثیر آلیاژ های فلزی و عملیات سخت کاری حرارتی قرار داد. در واقع درصد کربن از یک سو عملیات گرمایش و سرمایش فلزات از سوی دیگر در افزایش توان مکانیکی این نوع اتصال لیفتینگ بار تاثیر گذار هستند. بالاتر بودن تنسایل و دو کمیت MBL و WLL به مفهوم مقاومت کششی بالاتر است.

تنسایل و MBL سیم بکسل هر دو در ناحیه پلاستیک از نمودار تنش و کرنش بررسی می شوند. این بدان معنا است که در مرحله ثبت میزان عددی این دو کمیت طناب فولادی عملا دچار افزایش طول دائمی شده و در مرحله پارگی کامل قرار دارد. از این رو این دو کمیت هر چند یک درک مقایسه ای بین آلیاژ های فلزی این اتصال را برای کاربران پدید می آورند، اما معیاری مناسب برای خرید این نوع از اتصالات محسوب نمی شوند.

تفاوت اصلی بین تنسایل و MBL (Minimum breaking load) وابستگی آنها به قطر طناب فولادی است. تنسایل بر خلاف MBL با افزایش قطر بالاتر نرفته و تنها تابع آلیاژ فلزی و عملیات سخت کاری حرارتی سیم بکسل می باشد. این در حالی است که MBL با افزایش قطز این اتصال بالاتر می رود. آنچه فروشندگان این محصول در زمان سفارش و خرید به کاربران تخت نام گرید ارائه می دهند در واقع مفهوم تنسایل است.

WLL که در واقع مخفف Working load limit یا محدوده امن بارگیری طناب فولادی است. از نظر عددی میزان WLL حدود 30% MBL می باشد. این مفهوم از مقاومت کششی در واقع تابع قطر سیم بکسل بوده و مفهومی دقیق از حداکثر میزان باری که می توان بر پیکر طناب فولادی وارد نمود به کاربران می دهد. به بیان ساده تر، اگر میخواهید ببینید قطر مشخصی از یک طناب فولادی در گرید مشخص چه میزان بار را در حالت آویز بلند می کند می بایست از میزان عددی WLL استفاده نمایید.

کد خوانی ساختار سیم بکسل ها

نام کامل طناب فولادی بصورت یک ساختار کلی بیان می شود. کد خوانی ساختار که بیان گر مشخصات فنی این اتصالات است نیاز به آشنایی کامل با بخش های ساختار طناب فولادی دارد. این کد متشکل از تعدادی عدد و حروف می باشد که نوع و تعداد رشته ها، مفتول ها، مغزی و بافت را معرفی می کنند.

ساختار سیم یکی از مهم ترین فاکتور هایی است که بر مشخصات مکانیکی از جمله مقاومت کششی و انعطاف طناب فولادی تاثیر دارد. ساختار یعنی آنچه بصورت 6X19S+FC در سفارشات و data sheet نوشته شده است از سه بخش اصلی تشکیل می شود که به قرار زیر هستند.

• ترکیب مفتول ها و رشته ها : اولین و مهمترین بخش از ساختار سیم بکسل اشاره به تعداد رشته و مفتول دارد. بعنوان مثال ساختار 8X19 از 8 رشته که در هر رشته از 19 مفتول استفاده شده است تشکیل می شود.
• نوع بافت مفتول ها در هر رشته : مفتول های بکار رفته در بافت رشته های طناب فولادی همواره دارای قطر یکسان نیستند. تنوع قطر مفتول ها و شکل چینش آنها در هر رشته از سیم متفاوت بوده که تحت نام بافت شناخته می شود. چهار نوع بافت اصلی wire rope عبارتند از بافت استاندارد، بافت SEALE ، بافت WARRINGTON و بافت FILLER. در برخی از موارد در تولید طناب فولادی از بافت های ترکیبی نیز استفاده می شود.
• نوع مغزی : یکی از اجزای مهم ساختار سیم که بصورت مستقیم بر روی استحکام کششی و انعطاف تاثیر می گذارد نوع مغزی است. سه نوع مغزی پر کاربرد سیم بکسل شامل مغزی فولادی با پسوند IWRC ، مغزی کنفی با پسوند FC و مغزی پلی پروپیلن با پسوند PP هستند.

دسته بندی ساختار طناب فولادی بر حسب صنایع

یکی از دلایل کاربری طناب فولادی بجای زنجیر در صنایع سنگین تنوع بسیار گسترده از ساختار و بافت ها می باشد. این تنوع سبب می شود تا سیم بکسل با ساختاری خاص دارای قابلیت های مکانیکی ویژه ای بوده و مناسب برای کاربری در صنایع خاص باشد. مهمترین و کاربردی ترین ساختار های wire rope به قرار زیر هستند.

• ساختار 6X19 : یکی از کاربردی ترین ساختار های طناب فولادی ساختار 6X19 می باشد. از این ساختار هم بصورت مغز کنفی و هم بصورت مغز فولادی در اتصال دکل های حفاری استفاده می شود. بر روی برخی از انواع جرثقی سقفی و حتی وینچ ها نیز از ساختار 6 رشته استفاده می شود.
• ساختار 8X19 : این ساختار بصورت خاص در اتصال کابین های آسانسور بکار گرفته می شود. سیم بکسل فولادی برای اتصال بر روی آسانسور بصورت 8 رشته و اغلب با بافت نوع سیل SEALE استفاده می شود. این اتصالات فولادی در گرید پایین هم بصورت مغز کنفی و هم بصورت مغز فولادی بکار گرفته می شوند.
• ساختار 6X36 و 6X37 : این دو ساختار از طناب فولادی دارای کاربری گسترده ای بر روی جرثقیل های ماشینی هستند. تفاوت اصلی این دو ساختار علاوه بر تعداد مفتول ها در نوع بافت آنها است. سیم بکسل 6X36 دارای ساختار Warrington و نمونه های 6X37 بافت استاندارد دارند.
• ساختار 19X7 و 35X7 : این دو ساختار از wire rope بصورت نتاب بافته می شوند و بر روی تاور کرین ها استفاده می شوند. استفاده از مفتول هایی با قطر پایین و در تعداد رشته های بالا از مشخصات سیم بکسل اتصالی بر روی تاور کرین ها است. ساختار 19X7 اغلب در سایز 8 الی 18 میلیمتر و ساختار 35X7 تا 36 میلیمتر نیز تولید می شود.

علاوه بر ساختار های عمومی سیم که در بالا معرفی شدند طناب فولادی با ساختار های خاص نیز تولید می شود. ساختار 4X31 بصورت خاص در تولید سیم بکسل کلایمر بکار می رود. ساختار های تک رشته از جمله 7X7 نیز وجود دارند که به سیم مغزی یا افشان نیز شناخته می شوند.

مفهوم و انواع بافت سیم بکسل کدامند؟

بافت سیم بکسل در واقع به قطر مفتول های بکار رفته در رشته ها اشاره دارد. چهار مدل بافت اصلی و چند مدل بافت های ترکیبی برای کابل های فولادی تعریف می شوند. بافت Wire rope weaving بصورت مستقیم بر روی انعطاف و استحکام کششی سیم تاثیر دارد. در زیر به معرفی چهار بافت اصلی و مشخصات مکانیکی هر یک می پردازیم.

• بافت استاندارد Standard: این نوع بافت از مفتول های با قطر کاملا برابر در رشته ها و در کل ساختار سیم بکسل استفاده می کند. ساختار استاندارد از کابل های فولادی در تولید wire rope اتصالی بر روی جرثقیل ها، دکل های حفاری و در برخی از انواع اسلینگ ها مورد استفاده قرار می گیرد. بافت استاندارد فاقد حرف اختصاری در ساختار سیم بکسل است.
• بافت سیل SEALE: این نوع از بافت طناب های فولادی از دو قطر مفتول در هر رشته استفاده می کند. در مغزی و لایه بیرونی رشته های بافت سیل از مفتول با قطر بالاتر و در لایه میانی از مفتول هایی با قطر کمتر استفاده می شود. نمونه هایی از سیم بکسل بافت سیل SEALE در اتصال کابین آسانسور و بر روی دکل های حفاری استفاده می شوند. از حرف اختصاری S در بیان ساختار سیم با بافت SEALE استفاده می شود. این نوع بافت انعطاف بالا در عملکرد اتصالات را در پی دارد.
• سیم بکسل بافت وارینگتون WARRINGTON: این بافت از رشته های کابل فولادی از مفتول هایی در سه قطر مختلف استفاده می کند. نحوه و ترتیب قرار گرفتن مفتول ها در هر رشته بصورت یکی در میان ریز و درشت می باشد که در مغزی نیز از بالاترین قطر مفتول استفاده می شود. از بافت نوع وارینگتون در تولید سیم بکسل جرثقیل ماشینی با ساختار 6X36 استفاده بسیاری می شود. بافت وارینگتون مقاومت کششی بالا و اصطکاک بین لایه ای کمتر را باعث می شود.
• بافت فیلر FILLER: این بافت از مفتول های رشته یا Strand دارای حداقل کاربری در تولید طناب های فولادی هستند. بافت فیلتر در بین مفتول هایی با قطر بالاتر از مفتول های بسیار ریز برای پر کردن فضای بین مفتول ها استفاده می کند.

برخی از انواع بافت سیم بکسل بصورت ترکیبی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. از محبوب ترین بافت های ترکیبی شامل بافت وارینگتون سیل می باشد. این بافت که در ساختار طناب فولادی با علامت اختصاری WS نمایش داده می شود در تولید کابل های اتصال کلایمر کاربری گسترده ای دارد.

محاسبات دقیق بار دینامیکی

محاسبه دقیق بار دینامیکی سیم بکسل نیازمند در نظر گرفتن سه مولفه اصلی است: بار استاتیک، نیروهای اینرسی ناشی از شتاب و ضربه‌های ناگهانی. فرمول پایه برای محاسبه بار دینامیکی (F_d) به صورت F_d = (m × g) + (m × a) + F_shock بیان می‌شود که در آن m جرم کل سیستم، g شتاب گرانش (9.81 m/s²)، a شتاب حداکثر آسانسور و F_shock ضربه ناشی از ترمز گیری است. برای آسانسورهای معمولی، ضریب دینامیکی بین 1.2 تا 1.8 در نظر گرفته می‌شود.

عوامل کلیدی که بار دینامیکی را افزایش می‌دهند شامل: شتاب و ترمز گیری (معمولاً 0.8-1.2 m/s²)، ارتعاشات سیستم (تا 15% بار استاتیک)، عدم تعادل بار (حداکثر 50% ظرفیت اسمی) و اثرات دینامیکی قرقره‌ها می‌شوند. در شرایط اضطراری، نیروی ترمز می‌تواند تا 2.5 برابر بار اسمی افزایش یابد. محاسبات نشان می‌دهد که برای آسانسوری و یا حرکت دکل های جرثقیل با سرعت 2.5 m/s و شتاب 1 m/s²، بار دینامیکی حدود 30-35% بیشتر از بار استاتیک خواهد بود.

استاندارد EN 81-20 حداقل ضریب ایمنی 12 را برای سیم بکسل‌ها الزامی می‌کند که با فرمول S = R_m/F_max محاسبه می‌شود (R_m: مقاومت کششی، F_max: بار حداکثر). برای آسانسورهای پرسرعت (بالای 4 m/s)، این ضریب به 16 افزایش می‌یابد. محاسبات دقیق باید شامل تحلیل خستگی سیم بکسل با در نظر گرفتن حداقل 2 میلیون سیکل کاری باشد تا از ایمنی سیستم در طول عمر مفید 10-15 ساله اطمینان حاصل شود.

جدول مفهومی گرید و کاربری ساختار های مختلف سیم بکسل

سرتیفیکت Certificate چیست و استاندارد های BV و GL برای سیم بکسل چگونه صادر می شوند؟

سرتیفیکت Certificate به مفهوم تاییدیه کیفی می باشد. برخی از صنایع حساس مانند صنایع دریایی و نظامی برای کسب اطمینان از قابلیت های فنی ادوات لیفتینگ از جمله اسلینگ های سیم بکسل نیاز به تاییدیه فنی دارند.

اغلب کارخانجات تولید طناب های فولادی دارای استاندارد های سیستمی مانند ISO هستند اما این استاندارد ها سرتیفیکت بصورت خاص برای هر محصول صادر می شود. بعنوان مثال اگر شما 10 رشته اسلینگ پرسی سیم بکسل را در اختیار داشته باشید سرتیفیکت با تست هر یک از این رشته ها بصورت مجزا صادر می شود.

شرکت Germanischer Lloyd (GL) که اکنون بخشی از DNV GL است، استانداردهای دقیقی برای سیم بکسل های مورد استفاده در صنایع دریایی و فراساحلی تدوین کرده است. استاندارد GL برای سیم بکسل ها شامل الزامات فنی دقیق در موارد زیر می‌شود:

• تست‌های مکانیکی: اندازه‌گیری دقیق استحکام کششی، ازدیاد طول و مقاومت خستگی تحت بارهای متناوب
• بررسی‌های متالورژیکی: آنالیز شیمیایی فولاد با روش‌های طیف‌سنجی، بررسی ساختار میکروسکوپی و اندازه‌ دانه
• تست‌های عملکردی: ارزیابی مقاومت در برابر خوردگی با تست نمک، تست‌ های خمش و پیچش تحت شرایط شبیه‌سازی شده
• کنترل‌های تولید: نظارت مستمر بر فرآیندهای گالوانیزه، آبکاری و تولید رشته‌ها با نمونه‌برداری تصادفی
• بررسی‌های ابعادی: کنترل دقیق قطر اسمی، تاب رشته‌ها و یکنواختی ساختار در طول کابل

Bureau Veritas (BV) به عنوان یکی از معتبرترین سازمان‌های صدور گواهی در جهان، استانداردهای ویژه‌ای برای سیم بکسل ها در کاربردهای بحرانی ارائه می‌دهد. این استانداردها شامل:

• نیازمندی‌های مواد: تعیین ترکیب شیمیایی دقیق فولاد با محدودیت‌های مشخص برای محتوای کربن، گوگرد و فسفر
• فرآیندهای تولید کنترل‌ شده: از تولید سیم تا تابیدن نهایی رشته‌ها با ثبت پارامترهای کلیدی در هر مرحله
• تست‌های غیر مخرب پیشرفته: استفاده از روش‌هایی مانند ذرات مغناطیسی، اولتراسونیک و رادیوگرافی برای تشخیص عیوب
• سیستم‌های تضمین کیفیت: الزام به پیاده‌سازی سیستم‌های QA/QC مطابق با ISO 9001 در کارخانه تولیدی
• بسته‌بندی و نشانه‌گذاری: الزامات خاص برای شناسایی و ردیابی محصول شامل شماره سریال، تاریخ تولید و مشخصات فنی

این استانداردها تضمین می‌کنند که سیم بکسل ها در سخت‌ترین شرایط کاری (مانند عملیات دریایی، معدن کاوی و صنایع نفت و گاز) عملکرد ایمن و قابل اطمینانی خواهند داشت. گواهی‌های GL و BV نه تنها به عنوان مهر تایید کیفیت عمل می‌کنند، بلکه برای مشارکت در پروژه‌های بین‌المللی و کاربردهای حیاتی اغلب الزامی هستند. انتخاب سیم بکسل های دارای این گواهی‌ها ریسک‌ پذیری پروژه‌ها را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

تفاوت در کاربری ساختار های چپ گرد و راست گرد

سیم بکسل های چپ گرد (Left Lay) و راست گرد (Right Lay) در جرثقیل‌ها از نظر جهت تابیدن سیم‌ها به دور هسته مرکزی متفاوت هستند. در سیم بکسل های راست گرد که رایج تر هستند، سیم‌ها در جهت عقربه‌های ساعت به دور هسته تابیده می‌شوند، در حالی که در نوع چپ گرد این تابیدن در خلاف جهت عقربه‌های ساعت انجام می‌شود. این تفاوت جهت دهی بر عملکرد طناب فولادی در سیستم‌های مختلف جرثقیل تأثیر می‌گذارد. برای مثال، در جرثقیل هایی با درام افقی، استفاده از سیم بکسل راست گرد معمولاً ترجیح داده می‌شود زیرا با جهت پیچش طبیعی درام همخوانی بهتری دارد و از گره خوردن wire rope جلوگیری می‌کند.

در کاربردهای خاص مانند جرثقیل های سقفی یا سیستم‌های بالابر عمودی، ممکن است از سیم بکسل چپ گرد استفاده شود تا با مکانیزم خاص این دستگاه‌ها سازگار باشد. انتخاب بین این دو نوع معمولاً بر اساس طراحی سیستم قرقره و درام جرثقیل انجام می‌شود. استفاده نادرست از نوع چپ گرد یا راست گرد می‌تواند منجر به پیچش ناخواسته سیم بکسل، کاهش عمر مفید و حتی ایجاد خطرات ایمنی شود. تولیدکنندگان جرثقیل معمولاً در دفترچه راهنما مشخص می‌کنند که کدام نوع سیم بکسل برای مدل خاص آنها مناسب تر است.

قیمت خرید ساختار های چپ گرد در هر نوع کاربری صنعتی بالاتر از نمونه های راست گرد می باشد. در واقع فرایند تولید برای هر دو نوع ساختار چپ گرد و راست گرد سیم بکسل یکسان و قیمت ان در مبدا نیز یکسان می باشد. با توجه به حجم محدودتر واردات و کاربری محدود تر طبیعی است که فروشندگان این محصول قیمت بالاتری را برای آن در نظر می گیرند.