用于钢丝绳的高强度芯体制造技术

用于钢丝绳的芯体（８），包含有一个聚合物材料的实心细长主体，聚合物具有定向的组织，它是由大体上在芯体（８）轴线方向定向的拉长的晶体组成。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用于钢丝绳的实心聚合物芯体。多股钢丝绳传统的芯体或中央元件是由诸如剑麻一类的天然纤维来纺制而成，通常是3(或4)股纤维绳的形式。最近已由连续的人造纤维纱例如聚丙烯来取代天然纤维，但它仍然要有(3或4)股合在一起，这样的缺点是对包在它周围的钢丝股绳会产生支承方面的不均匀性。尤其是GB-A-1092321所公开的芯体，它是由聚酰胺，聚酯或聚丙烯的多根单丝螺旋地加捻在一起并在拉力下使之紧密结合。这一缺点可以由申请人的早先专利技术方法加以克服，这些方法在GB-A-2219014和GB-A-2269400中作了阐述，其中钢丝绳的芯体具有与缆绳内表面紧密相结合的带沟漕外表面。上述带沟漕的芯体通常是在两个加工步骤中加工出，用一个带有旋转模头的十字头挤压机以形成沟槽的截面形状。这一专利技术已证实在中等尺寸的缆绳中十分成功并已在产品中表现出非常好的使用性能，但是要承认这一方法对于一般在高速机器上加工的直径小的缆绳就要差一些。特别是这一生产方法在加工沟漕芯体时会在生产速度和所用材料性能这两方面受到限制。对这些问题希望能够提出一个解决的办法使能生产出一种新型高性能的用于小直径钢丝绳的芯体，例如电梯的缆绳。本专利技术一方面是为钢丝绳提供一个实心的聚合物芯体，在它的轴心方向具有晶体被拉伸和定向的定向组织。本专利技术的另一方面是为钢丝绳提供一个具有轴向定向组织和对应于缆绳内面几何形状的多边形的实心聚合物芯体。本专利技术的其它方面是为钢丝绳提供一个晶体在两个方向得到定向(一个是横向于芯体的轴线方向，另一个是在轴线方向)的实心聚合物芯体。芯体最好是整体的或是一件的结构，但是其它由很多元件组成的结构也是可以的。例如，实心细长体也可以是由相继的聚合物材料层(层与层可以不相同)的同轴结构所构成。在另一个实施例中，芯体也可以由相互平行的聚合物元件组合而成。在这种情况下元件的数量(n)最好直接和围住芯体的股绳的数量(m)联系起来(例如，n＝m/2，n＝m，或n＝m＋1)。本专利技术还提供一种用一个或多个加工步骤在芯体固化状态时用芯体成型的控制方法来生产芯体的方法。本专利技术进一步提供了带整体或多元件实心聚合物芯体结构的钢丝绳，其中芯体材料的组织最好大体上在轴心方向是定向的。芯体的外表面形状最好是对应于缆绳的内面几何形状。钢丝绳在所说的芯体外表面可以包括例如6或8根外层股绳。芯体能够分担很大一部分缆绳的承载能力(例如5％到10％或是更多)。本专利技术将参照附图并以举例的方法作进一步说明，其中附图说明图1是用于加工钢丝绳芯体的装置的正面示意图；图2是成形装置第一实施例的轴向截面图；图2a是图2成形装置的端面视图；图3是成形装置第二实施例的轴向截面图3a是图3成形装置的端面视图；和图4是带有芯体的钢丝绳截面图；图5a是一个三棒束的截面图；图5b是图5a的束经缩减和拉长以加工成一个用于6股缆绳的芯体的截面图；图6a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于8股缆绳的四棒束；图7a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于6股缆绳由两件组成的芯体；和图8a和b是类似于图5a和b的视图，表示一个用于b股缆绳的七棒束。下面要说明的是以单一的步骤制造实心、高强度聚合物芯体(用于钢丝绳)的方法，而在以前只有用由细纤维以多个不同加工过程生产得到的芯体指在获得这样的强度，而且该芯体对钢丝股绳不能提供相同的支承坚实性。优选的方法是挤压出一根由聚合物组成的标称的圆柱形棒(或是一束的棒)，其截面面积大体上比最终要求的芯体要大一些，然后对棒(或束)在固体状态下施以成形加工。成形加工设计和控制得使棒(或束)在轴向的伸长和在截面形状再成形这两方面能使棒(或束)与最终产品的要求密切吻合。在固态下对聚合物(进行拉伸加工实质上是提高了它的机械性能。特别是拉伸后芯体的抗拉强度可以提高到例如10倍而且弹性模量与挤压出的棒相比可以提高多至20倍。其原因是成形加工具有对材料晶体组织进行再定向作用，使晶体拉伸并在轴向拉成细长。对截面形状进行再成形加工有两个好处。首先，它能使芯体尺寸密切的与所要求的缆绳直径相适应，同时提高了纵向的一致性和芯体相对于原始挤出棒形状的同心度，原始挤出棒形状在固化时有一个变成椭圆形的倾向(除非是垂直地挤压出)。其次，它可以使芯体的形状修正到与所要求的钢丝绳内面形状密切相符。因此，芯体截面可能是多边形，这是由缆绳的股数而定，而且表面会以与股绳半径相同或相当的曲率半径凹下。成形加工使能定向的聚合物晶体在轴向进行拉伸和拉成细长，从而芯体的轴向性能得到提高，其中的晶体变成有些像晶须而且强度更高(由于加工硬化的机理)。此外，在芯体再成形加工成非圆形(多边形)截面形状时，不可避免的会有一些横向变形或是聚合物的流动，这可能会像薄片或管状材料的双轴线拉伸。这一辅助的垂直于轴线方向的定向(与优先的轴向定向一样)具有增大芯体横向性能的附加潜能，例如抵抗由缆绳的股绳产生的径向应力(压碎)的能力(也就是有些晶须转为带状构造)。在固化状态下对这样的芯体进行拉伸增强了它的轴向强度，径向压缩强度，弯曲刚性和扭转韧性。图1表示一个加工棒7(或圆束棒)的卧式螺杆挤压机1。拉细加工最好是与挤压机在线的进行，以使棒料(或束)能在固化状态下但在它冷却到低于最佳工作温度以前的这段时间中进行加工。这样可以免去将材料再次加热到一个合适温度有关的、也许是费用大而且要进行速率控制的加工问题。拉细加工是在两个牵引装置之间进行，牵引装置相互连接传动(例如用机械或是电子的方法)以保持预先确定的线速度比。例如，如果要使棒料拉细100％，那么第二个牵引装置的线速度就要设定得比第一个牵引装置大一倍。第一个牵引装置可以是一个单辊筒或双辊筒结构的绞盘2，或是用“履带”传动件(由两根循环的摩擦带组成)，两者都适合于将圆形棒料(或束)7夹住，并如果为了温度控制目的需要可将它浸渍在一个液流槽3中。第二个牵引装置可以是一个绞盘或是一个“履带”传动件5(由两根循环的摩擦带组成)，并要考虑到生产出的细长芯件8的形状和防止对它的损伤。芯体8最后卷绕在一个卷取绕线盘6上。对拉伸加工的控制可以由对两个牵引装置之间的棒料(或束)的截面施加径向压力而得到加强，如图1示意所示。压力产生装置可以是一个套筒模4(与钢丝拉模相同)或是一个成形轧辊系统。由于很难产生一个可调的模头或是轧辊系统，最好安排成下列程序—(a)启动挤压机1并拉出一段材料，其尺寸是要能够通过模头4，也就是在挤压机的出口处拉出熔体，(b)将此段材料引向第一牵引装置2，穿过模头4而到第二牵引装置5，和(c)接上第二牵引装置传动，然后逐渐引入第一牵引装置2以使挤压机出口到控制区转入到拉伸加工。挤压机的传动装置也最好是根据相互的通过速度而至少与牵引装置2，5中的一个自动地相连接，因而能在大致不改变相关的加工条件的情况下改变线速度。在拉伸阶段棒料温度的控制对加工过程十分重要，在挤压机和模头(或压力产生装置)之间设置一个热水(或是液体)槽(例如约为90℃)将是很有效。设备可以安装成将模头装在水(或液体)槽的末端。水温较低的第二个浴槽或槽沟(未表示出)可以放在模头的后面以帮助芯体在进入第二牵引装置之前得到冷却。使芯体形状再成形的装置可以是一个仿形模头，一组成形轧辊，或最好是圆球成形装置，这将在下面揭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·活顿，
申请(专利权)人：布里登有限公司，
类型：发明
国别省市：