ساختمان سیم بکسل

هر سیم بکسل از سه جز اصلی تشکیل شده است.

1. مفتول ها که استرند ( Strand) را می سازند.
2. استرند ها که به صورت مارپیچ دور یک هسته یا مغزی قرار می گیرند.
3. هسته یا مغز ( Core )

مفتول ها از مواد مختلفی مانند فولاد٬ آهن٬ فولاد ضد زنگ٬ برنز و … ساخته می شوند اما امروزه بیشتر از جنس فولاد پر کربن استفاده می شود.

طبقه بندی انواع مفتول های سازنده ی سیم بکسل :

1. مفتول فولادی بدون پوشش :

   این نوع مفتول در مناطقی که عوامل ایجاد زنگ زدگی کمتر هستند٬ بیشتر به کار می رود. به خاطر داشته باشید که حتی مفتول فولادی بدون پوشش را می توان با برنامه ی مناسب و منظم٬ روغن کاری و در مقابل زنگ زدگی محافظت کرد.

2. مفتول فولادی گالوانیزه :

   این نوع مفتول فولادی با پوشش یکدست فلز روی٬ مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی٬ رطوبت و… دارد. مفتول فولادی گالوانیزه با توجه به خصوصیات آن٬ کاربرد گسترده ای در صنایع کشتیرانی٬ امور دریایی و شیلات دارد. گاهی از فلز قلع نیز برای پوشش فولاد استفاده می شود. باید دانست که قلع در مقایسه با روی٬ مقاومت کمتری در برابر زنگ زدگی دارد.

3. مفتول فولادی ضد زنگ ( SS : Stainless Steel ) :

   این نوع مفتول علاوه بر مقاومت بسیار بالا در برابر زنگ زدگی٬ در مقابل حرارت بالا تا حدود 1050 درجه ی سانتی گراد نیز مقاوم بوده و در صنایع مختلف مانند صنایع شیمیایی٬ غذایی٬ دارویی و دریایی به کار می رود. نوع 305 SS این مفتول فاقد خاصیت آهن ربایی بوده و نوع 316 SS خاصیت آهن ربایی کمی داشته و نوع 302/304 SS دارای خاصیت آهن ربایی است.

   استرند (Strand) :

   دو یا چند مفتول که با توجه به یکی از انواع آرایش های هندسی مشخص٬ کنار یکدیگر قرار می گیرند٬ استرند را تشکیل
   می دهند. به عبارت ساده تر هر سیم بکسل از تعدادی استرند و هر استرند از تعدادی مفتول تشکیل می شود.
   استرندهای چند لایه گونه ای دیگر از استرندها هستند که در ساختار آنها دو لایه استرند به دور یک مغزی پیچیده شده و تمام استرندها قطری یکسان دارند. این نوع استرندها کارایی خوبی دارند ولی به علت ایجاد نقاط تقاطع بی شمار٬ فشار موضعی فراوانی به قسمت ها وارد شده و شکست زود هنگام مفتول ها را در پی خواهد داشت.

ساختارهای اساسی چهار گانه ی استرند :

چگونگی قرار گرفتن مفتول ها در استرند, عامل تعیین کننده ی ویژگی های سیم بکسل برای انجام کار مورد نظر است.

در این نوع بافت, قطر تمامی مفتول های تشکیل دهنده ی هر استرند (شامل مفتول مرکزی) یکسان است. این نوع سیم بکسل ها به علت داشتن قابلیت انعطاف بالا, کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع دارند.

1. وارینگتون ( Warrington ) :

این ساختار در سال 1890 توسط دو کارخانه ی سازنده ی سیم بکسل در شهر وارینگتون انگلستان ساخته شد. مخترع این نوع سیم بکسل مشخص نیست ولی اختراع آن را به آقای جان روبلینگ نسبت می دهند که در یادداشت های شخصی خود به این نوع از بافت اشاره کرده است. در این نوع بافت, در هر استرند در لایه ی بیرونی آن مفتول های نازک و کلفت به شکل یک در میان در کنار هم هستند و تعداد مفتول های لایه ی درونی نصف تعداد مفتول های لایه ی بیرونی است. این نوع سیم بکسل به علت نقش ترکیبی مفتول های کلفت و نازک قابلیت انعطاف بیشتری نسبت به سیم بکسل سیل دارند.

2. سیل ( Seal ) :

در این نوع بافت, در هر استرند تعداد مفتول های هر لایه که دور مغزی قرار دارند با هم مساوی است و قطر مفتول های لایه ی بیرونی بیشتر از قطر مفتول های لایه ی درونی است ولی در هر لایه قطر کلیه ی مفتول ها یکسان است. این نوع سیم بکسل ها مقاومت سایشی بالایی دارند.

3 . فیلر (Filler ) :

در این نوع بافت, قطر مفتول ها در تمام لایه ها یکسان است ولی در فضای خالی بین مفتول های درونی و بیرونی, مفتول های نازکی به نام فیلر قرار می گیرند. این نوع بافت قابلیت انعطاف و مقاومت سایشی بالایی دارد. بافت سیل به علت وجود فضاهای خالی که ناشی از اختلاف قطر استرندهای بیرونی و درونی است دارای نقاط ضعفی بودند که بعد ها توسط جیمز استون این فضاهای خالی با مفتول های نازکی پر شد تا مقاومت سیم بکسل در برابر نیروهای مخرب افزایش یابد.

باترکیب چهار ساختار اصلی, چهار ساختار ترکیبی زیر ساخته می شوند :

وارینگتون سیل, سیل فیلر, فیلر سیل و سیل وارینگتون سیل.

مغزی (Core)
قسمت اصلی سیم بکسل را مغزی تشکیل می دهد. مغزی از جنسی ساخته می شود که قابلیت نگهداری استرندها را در شرایط مختلف داشته باشد. موادی که در ساختمان مغزی به کار می روند ممکن است از الیاف گیاهی٬ مصنوعی و یا فولاد باشند. اگر مغزی فولادی باشد٬ آن مغزی خود از یک استرند مستقل تشکیل شده است.
مغزی سیم بکسل به چهار دسته ی رایج زیر طبقه بندی می شود:

● مغزی الیافی (FC: Fiber 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 سیم ها جلوگیری می کند ، امکان لغزش لایه های 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 می گیرد قابل استفاده نیست ولی قابلیت انعطاف سیم بکسل زیاد می باشد.

آزبست و پلی پروپیلن که از پنبه تحت عملیات مختلف ساخته می شود ، 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 می دهند تا روغن رقیق گردیده و کنف خاصیت روغن پذیری داشته باشد. در موقع کار که نیروی کششی به سیم بکسل وارد می شود مقداری از روغن ها در اثر فشار کلاف از مغزی کنف خارج شده و تمام رشته های سیم بکسل سرویس می شوند ، همین امر باعث طولانی شدن عمر سیم بکسل می گردد.

• مغزی سیم بکسل مستقل (IWRC : Independent Wire Rope Core ) :

  سیم با لایه مستقل از هفت لایه سیمی (۷*۷) تشکیل گردیده است . بکسل های با لایه داخلی مستقل برای کارهای سنگین و مقاوم در برابر لهیدگی و مچاله شدن بکار می روند. دو نوع سیم بکسل با لایه فولادی داخلی و مستقل در محیط های کار گرم مناسب هستند و مقاومت کلی سیم بکسل را ۵/۷% زیادتر می کند.

  ● مغزی استرند مفتول (WSC : Wire Strand Core)
  ● مغزی پلاستیکی ( PC : Plastic Core)

  نقش مغزی در سیم بکسل عبارت است از تقسیم یکسان تنش ناشی از استرندهای اطراف به دور خود و نیز جلوگیری از ارتباط بین استرندها با یکدیگر که موجب افزایش فشار درونی و افزایش سفتی می شود. ضمنا مغزی سیم بکسل٬ ضربه و شوک ناگهانی وارد بر سیم بکسل را در درون خود جذب کرده و به علت جذب روغن در خود٬ داخل سیم بکسل را همواره روغن کاری می کند. مغزی٬ ستون اصلی سیم بکسل ها است و اگر مغزی به علتی نتواند فشار و تنش ناشی از بار را تحمل کند٬ فاصله ی بین استرندها از بین رفته و عمر مفید سیم بکسل کوتاه می شود.
  اگر شرایط کار شما به گونه ای است که به شکل ناگهانی شوک و ضربه به سیم بکسل وارد می شود بهتر است از مغزی
  (IWRC) استفاده کنید. این نوع مغزی علاوه بر مقاومت فراوان در برابر ضربه و کشیدگی ناگهانی٬ ضریب ایمنی بالایی داشته و مقاومت سیم بکسل را در برابر بد شکل شدن افزایش می دهد.
  مغزی الیافی برای سیم بکسل٬ معمولا از برگ نوعی درخت استوایی به نام سیسالانا و برای سیم بکسل های کوچک تر از کنف است. مغزی الیافی یا (fc) مقاومت کمتری در برابر نیروهای ضربه ای و کشیدگی ناگهانی دارد. مغزی (WSC) در جاهایی به کار می رود که شرایط کار ایجاب می کند که کشیدگی سیم بکسل کمترین مقدار باشد(مانند دکل های ثابت). این نوع مغزی به علت داشتن بیشترین سطح فلزی ممکن٬ کشیدگی سیم بکسل را به حداقل می رساند. مغزی پلاستیکی نیز در شرایط خاص به کار می رود.
  اگر دمای محیط کار بیش از 82 درجه ی سانتیگراد باشد باید از مغزی فولادی (IWRC و WSC) استفاده شود.
  از یاد نبریم که استفاده از روغن مناسب و برنامه ی منظم روغن کاری٬ نقش مهمی در افزایش عمر مفید سیم بکسل داشته و در نهایت ضریب ایمنی کار نیز افزایش می یابد.

  شناسایی سیم بکسل ها :

  شناسایی ساختار سیم بکسل ها در انتخاب٬ استفاده ی مناسب و ایمنی آن نقش بسیار مهمی دارد. ساختار سیم بکسل یعنی٬
  نحوه ی قرار گرفتن مفتول ها برای تشکیل یک استرند و نحوه ی قرار گرفتن استرندها به دور مغزی برای تشکیل یک سیم بکسل.
  جهتی که مفتول ها برای تشکیل استرند و همین طور استرندها برای تشکیل سیم بکسل به دور مغزی پیچیده می شوند تاب (lay)
  نامیده می شود. اگر جهت تاب استرندها به راست باشد (در جهت حرکت عقربه ی ساعت) سیم بکسل را راست گرد و در صورتی که جهت تاب استرندها به چپ باشد (خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت) سیم بکسل را چپ گرد می نامند.

سیم بکسل با تاب معمولی :

در این نوع سیم بکسل ها مفتول ها تقریبا موازی محور طولی سیم بکسل بوده و جهت تاب مفتول در استرند مخالف جهت تاب استرند در سیم بکسل است . این نوع طناب میل کمی به از هم باز شدن 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 می باشد.

سیم بکسل با تاب لنگ :

در این نوع سیم بکسل ها مفتول ها با محور طولی سیم بکسل زاویه ای را تشکیل می دهند. در سیم بکسل ها با تاب لنگ جهت تاب مفتول در استرند با جهت تاب استرند در سیم بکسل یکسان است. این نوع سیم بکسل به علت اختراع آن توسط اقای جان لنگ به این نام مشهور شده است.مقاومت طنابهای با تاب لنگ در برابر سایش بیشتر از طنابهای با تاب معمولی می باشد 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 باز شدن دارد، از آن در مواردی با استفاده می شود که هر دو سر طناب مهار شده باشد.

سیم بکسل با تاب یک در میان :

در این نوع سیم بکسل ها استرندها یک در میان معمولی و لنگ هستند.

ویژگی‌های سیم بکسل با پیچ معمولی :

1. ساختمان آن ثابت تر است و دفرمه نمی‌شود.

2 . در مقابل لهیدگی و مچاله شدن مقاومتش بیشتر است.

3 . تحت بار که قرار گرفت نمی‌چرخد.

4 . پیچ‌های کوچک (گوشواره‌ای) که ایجاد زخم و خرابی در سیم بکسل می‌کند در آن کمتر ایجاد می‌شود.

5 . جابجایی و بازکردن و بستن آن آسان است.

ویژگی‌های سیم بکسل با پیچ لانگ :

1 . جابجایی و باز کردن و بستن آن مشکل است.

2 . پیچ‌های کوچک در آن بیشتر ایجاد می‌شود.

3 . مقاومت لهیدگی و مچاله شدن آن کم است.

4 . در صورتی که دوسر آن گیر نباشد دفرمه می‌شود و برای جاهائیکه یک یر و یا دوسر آن باید آزاد باشد مناسب نیست.

5 . چون سطح تماس آن با پولی (قرقره‌ها ) و طبلک (استوانه سیم جمع کن ) زیادتر می‌شود مقاومتش در مقابل سایش باید بیشتر باشد.

مقاومت در برابر خستگی ( Fatigue ) و فرسایش ( Weak ) :

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 مفتول های ضخیم تشکیل شده باشد مقاومت بالایی در برابر فرسایش و ساییدگی خواهد داشت.

انتخاب سیم بکسل :

سیم بکسل هنگام کار تحت تاثیر خستگی‌های کششی ، خمشی ، پیچش ، وهمزمان با آن سایش و فشردگی قرار می‌گیرد . ضمناً سیم بکسل روی استوانه سیم جمع کن یا قرقره‌های متحرک و ثابت دچار سائیدگی می‌شود.

عوامل اصلی که جهت انتخاب سیم بکسل باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از :

1 . مقاومت در مقابل سایش

2 . مقاومت در مقابل فرسودگی

3 . مقاومت در مقابل لهیدگی

4 . مقاومت در مقابل پارگی

5 . هرچه قطر سیم‌ها کمتر باشد ، انعطاف آن زیادتر و مقاومت فرسودگی آن بیشتر است .

6 . هرچه قطر سیم‌ها بیشتر و تعداد کمتر باشد ، مقاومت سایشی زیاد و انعطاف آن کم است.

سایر عواملی که در انتخاب سیم بکسل‌ها مورد توجه است عبارتند از:

1. محاسبه سطح فلزی سیم بکسل‌ها

2 . ضریب اطمینان

ضریب اطمینان عبارتست از نسبت نیروی برشی سیم بکسل به بار استاتیک که سیم بکسل تحت آن بار قرار می‌گیرد.

بافت 6X7 یکی از ابتدایی ترین بافت های سیم بکسل به شمار می رود. که در کارهایی که از حساسیت کمتری برخوردار است از این نوع سیم بکسل استفاده می شود. البته نباید تصور کنیم که این نوع بافت یک بافت بی ارزشی است٬ این نوع سیم بکسل مصارف زیادی در صنایع به ویژه در کشور ما دارد.

6×7 + IWRC :
6×7 + IWRC

6X12 + 7FC :

سیم بکسل 12*6 یکی از بافت های متداول و پر مصرف با مقاصد جرثقیلی و بالابری می باشد. اصطلاحا در بازار به سیم بکسل هفت لا نیز معروف می باشد. این بافت با مغزی کنف موجود است و مغزی فولاد ندارد. برای کارهای معمولی از این بافت استفاده می کنند. مغزی کنف سیسال این نوع سیم بکسل به مراتب مقاوم تر و بهتر از نوع معمولی آن می باشد.

6X12 + 7FC