Мы с вами много раз видели такое, казалось бы, простое изделие, как трос в каком-то пластиковом покрытии. И вроде бы всё понятно: взяли проволочку, скрутили между собой – получился тросик. Потом тросик облили пластиком – и вуаля, радуйся! Прочно, долговечно. Как говорится, стильно, модно, молодежно… Так? Так.
Может, попробовать сделать такой вот простой и нужный предмет? Подумаем… И вот тут оказывается, что не всё так просто, как кажется на первый взгляд.
Выбор проволоки: легко ли найти правильную?
Первый вопрос, который встанет перед нами – а какую проволоку использовать? Низкоуглеродистую, высокоуглеродистую? И причём тут углерод, спросите вы? Мы же из школьного курса физики и химии помним, что углерод – это то, чем в карандаше пишут… Как «не только»?!
Чтобы не залезать в дебри металлургии, скажем так: чем выше процентное содержание углерода в стали, тем прочнее и крепче проволока. Но, как следует из названия, чтобы она получилась в виде проволоки, её протягивают через череду всё уменьшающихся отверстий, то есть волочат, чтобы проволока становилась всё тоньше.
Так вот, чем больше углерода в стали, тем сложнее её волочить. В гараже у дяди Васи такой процесс ну никак не сделать – долго, дорого, опасно... Поэтому мы, как здравомыслящие люди, не будем этим заниматься. Купим проволоку. Лучше высокоуглеродистую. По итогу дешевле получится.
Скручивание проволок: всё не так просто
Следующим этапом приступим к скручиванию проволок между собой – свивке. Тоже, скажу я вам, то ещё занятие… Чтобы полученный трос был круглым, нужно чётное количество проволок, если вспомним геометрию. Это в простом случае и для простых свивок ("конструкций!" - бурчит наш технолог, посматривая из-за правого плеча в монитор). Ну или правильное количество проволок в более сложных свивках (конструкциях).
Это понятно. И вот тут подходим к самому главному показателю любого троса – его прочности. То есть какое усилие нужно приложить, чтобы наш трос начал рваться (разрушаться). А наша ж главная цель – трос должен быть надежным. И точка!
Это, кстати, весьма обширная тема, если касаться математических расчётов. Мы поступим проще, «на пальцах», так сказать. У нас есть наш основной документ – Технические Условия. В них записано, что определённому диаметру троса с покрытием соответствует (гарантированно!) определенное разрывное усилие.
Запомним: чем толще одна проволока, тем меньше проволок нужно свивать в пучок для достижения заданного разрывного усилия (и тем жестче будет готовый трос). Чем тоньше проволока, тем больше проволок должно быть в пучке (и тем мягче будет готовый трос). Думаю, этого знания нам будет достаточно.
Хотя, по здравому размышлению, надо дать общее понятие, как рассчитывается трос по заданным условиям, чтобы было понятно, что работа с тросами – это вам не масло в кадушке сбивать!
Допустим, у нас есть высокоуглеродистая проволока сталь 70, диаметром 0,3 мм. Нам надо рассчитать свивку троса для достижения диаметра свитого троса 6,0 мм с разрывным усилием 400 кг. (Просто пример, не имеющий отношения к реальным тросам).
Сразу предупреждаю – там сплошная математика и ни одной шуточки. Если у кого-то идиосинкразия на математику – пролистывайте до шага 7 внизу. И еще в качестве дисклеймера для любителей залезать в дебри расчетов: я понимаю, что расчет очень приблизительный, в прикладной металлургии так не считают, но! Этот расчет позволяет понять принципиальный подход к расчетам.
Итак… паааагнали!
Расчёт свивки троса из высокоуглеродистой проволоки
Дано:
- Проволока: высокоуглеродистая сталь 70
- Диаметр проволоки: 0,3 мм
- Диаметр готового троса: 6,0 мм
- Разрывное усилие: 400 кг
Шаг 1: Определение площади поперечного сечения одной проволоки
Диаметр проволоки d1 = 0,3 мм.
Площадь поперечного сечения одной проволоки A1 рассчитывается по формуле для площади круга:
A1 = π * (d1 / 2)^2
Подставим значения:
A1 = π * (0,3 / 2)^2 = π * (0,15)^2 ≈ 0,0707 мм^2
Шаг 2: Определение площади поперечного сечения троса
Диаметр троса D = 6,0 мм.
Общая площадь поперечного сечения троса AT рассчитывается по формуле площади круга:
AT = π * (D / 2)^2
Подставим значения:
AT = π * (6,0 / 2)^2 = π * (3,0)^2 ≈ 28,274 мм^2
Шаг 3: Определение количества проволок в тросе
Количество проволок N в тросе можно приблизительно найти как:
N = AT / A1 = 28,274 / 0,0707 ≈ 400
Шаг 4: Разрывное усилие одной проволоки
Предположим, что разрывное усилие одной проволоки из стали 70 при диаметре 0,3 мм составляет U1.
Для проволоки из высокоуглеродистой стали 70 можно использовать ориентировочное разрывное усилие, которое составляет около 2000 Н/мм².
Разрывное усилие одной проволоки F1 рассчитывается как:
F1 = A1 * U1
Подставим значения:
F1 = 0,0707 мм^2 * 2000 Н/мм^2 = 141,4 Н ≈ 14,4 кг
Шаг 5: Разрывное усилие всего троса
Разрывное усилие всего троса FT можно оценить как сумму разрывных усилий всех проволок:
FT = N * F1
Подставим значения:
FT = 400 * 14,4 ≈ 5760 кг
Шаг 6: Проверка на соответствие требуемому разрывному усилию
Требуемое разрывное усилие: 400 кг.
Полученное разрывное усилие: 5760 кг.
Очевидно, что разрывное усилие 5760 кг значительно превышает требуемое разрывное усилие 400 кг. Следовательно, для достижения необходимого усилия можно использовать меньшее количество проволок. Рассчитаем необходимое количество проволок Nr:
Nr = 400 кг / 14,4 кг ≈ 28
Шаг 7: Подбор конструкции троса
Для удобства и практичности в производстве используем стандартные схемы свивки тросов. Часто используют схемы с числом проволок кратным 7 (например, 7, 14, 21, 28 и т.д.) для равномерного распределения.
В данном случае подойдет схема 1 + 6 + 12 + 18 (если использовать 37 проволок).
Итог:
Для достижения необходимого диаметра троса 6,0 мм с разрывным усилием 400 кг, можно использовать 28-37 проволок диаметром 0,3 мм из высокоуглеродистой стали 70. Расчет окончен! Выдыхаем!
Ведь промотали расчет, правда? Вижу, что промотали… А мы старались, готовились, между прочим! Ну, ладно…
Для тех героев, которые попытались расчет просмотреть или, тем более, понять: как вам? Зубы зачесались от простоты расчета? Ну, а что ж вы хотели, это ж металлургия, там человеческого опыта на много веков… И это еще мы не коснулись тросов канатных, тросов ланковых, угла свивки и прочего. И не будем.
Фух, прям устал…Ну, хорошо, трос мы свили, все по науке.
Покрытие троса ПВХ: прочно и красиво
Теперь, когда трос свили, всё по науке, надо бы его покрыть пластикатом, самым простым и распространённым – ПВХ. Химики знают, что это поливинилхлорид. Прост (относительно, конечно) в применении, дешев (тоже относительно). Что нам это даст?
- Защита от коррозии.
- Увеличение срока службы троса.
- Повышение стойкости к истиранию и абразивному износу.
- Улучшение внешнего вида.
- Возможность изготовления тросов различных цветов.
Стоит это усилий? Конечно же стоит! Покупатель нынче избалованный, некрасивое серенькое изделие, которое завтра заржавеет и развалится, не купит.
Адгезия: что это и почему это важно?
Ну что, бери и покрывай наш красивый круглый прочный металлический трос… Только вот… А как? В тазик опустим? Не получится, не приклеится. Не клеится ПВХ на чёрную сталь… Не держится, сползает… Ибо есть такое чудесное слово как её величество Адгезия.
Адгезия – это, по сути, способность двух разных материалов крепко держаться друг за друга на молекулярном уровне, «прилипать». Представьте, что вы приклеиваете скотч. Молекулы клея образуют как бы мостики между молекулами скотча и поверхности, на которую вы его клеите.
Теперь перенесём это на покрытие троса пластиком ПВХ. Когда мы покрываем стальной трос пластиком, нам важно, чтобы это покрытие не просто лежало сверху, а надёжно сцеплялось с металлом. Это и есть адгезия. Молекулы пластика и металла как бы «цепляются» друг за друга, образуя прочное соединение.
Есть тонкость – ПВХ плохо держится на чёрном металле. Ну, как плохо… Если мы покроем черную проволоку ПВХ, то после его остывания мы можем достаточно легко рукой снять покрытие с троса, что для нас, как покупателя, не подходит, правда? Нам же надо, чтобы покрытие с тросом было одним целым и не болталось, как собачьи уши, поэтому мы используем адгезив – промежуточный материал, своеобразную прокладку, который одинаково хорошо держится и за чёрный металл, и за пластик. В нашем случае, с тросом из чёрного металла, это либо цинк, либо латунь. Сам процесс (упрощенно, без всяких тонкостей и промежуточных этапов): берем черную проволоку, опускаем в кислоту, потом в расплавленный цинк или латунь. Все, проволока с адгезивом готова к покрытию пластикатом.
Экструзия: технология покрытия троса
Разобрались с адгезией и адгезивом? Теперь будем покрывать подготовленную поверхность с адгезивом поливинилхлоридом или, кратко, ПВХ. Но в тазик всё равно не опустишь, не получится, поэтому будем использовать экструдер.
Экструдер – это машина, которая выдавливает разогретый поливинилхлорид через специальное сопло в виде оболочки, которая обтягивает трос. Сопло вот так выглядит.
Теперь осталось только пропустить покрытый ПВХ трос через калибровочное устройство и охлаждающую ванну для придания ему точных размеров.
Всё, мы молодцы. У нас получилось создать изделие, в котором мы совместили прочность металла и долговечность пластика. Трос, покрытый пластикатом, будет служить долго, держать крепко. Сматываем в бухты, расфасовываем, этикетируем и формируем очередь из желающих купить. В очередь, в очередь!
Заключение
Это мы с вами разобрали процесс производства самого массового троса, в покрытии ПВХ, который используется, в основном, для бытовых нужд. Помимо ПВХ, для покрытия тросов могут использоваться и другие полимеры: полиэтилен, полипропилен, полиамид, нейлон и другие виды пластикатов. Выбор материала покрытия зависит от условий эксплуатации троса.
Для примера, как это делается у нас:
- Трос в ПВХ – марка ПР, для монтажных работ и для бытового применения.
- Трос в полипропилене – марка ПРШ, для шпалеры и прочих нужд на открытом солнечном свете, где нужна устойчивость к ультрафиолету.
- Трос в модифицированном полипропилене – марка ПРИЛ, для систем навозоудаления на фермах, для систем кормления на птицефабриках.
- Трос в полиамиде 11 – марка ПРТ, ПРТЛ – для работы на блоках в силовых тренажёрах.
- …и многое другое.
Кстати, пластикат везде используется не в чистом виде. В каждом конкретном случае добавляются самые разные дополнительные ингредиенты, которые придают, например, дополнительную пластичность, морозостойкость, прочность, устойчивость к ультрафиолету и прочее. Химия – великая наука, а опыт человечества в ней также измеряется не одной сотней лет.
В общем, как мы обычно говорим, мы подберём для вас трос для любых вариантов и условий эксплуатации. Обращайтесь.
Вот мы только немножко коснулись технологической цепочки производства металлополимерных тросов (это общее наименование таких тросов, которые сделаны из металла и покрыты каким-либо пластикатом), а вы, надеюсь, уже понимаете, что процесс весьма сложен и ответственен. На любом из этапов, если ослабить контроль, получится не металлополимерный трос, а его бледная копия, лишь внешне напоминающая качественный продукт (этим особенно грешат, скажем так, наши азиатские друзья).
Именно поэтому мы внедрили систему менеджмента качества, и именно поэтому система у нас работает не на словах, а на деле. Работа системы менеджмента качества ISO 9001:2015 проверяется ежегодно. Вот тут какой-то сухой и казённый абзац получился, но что поделаешь, система серьёзная, шутить на эту тему негоже…
Кто «мы» и почему всё это рассказываем?
Думаю, у вас возникли вопросы: кто такие «мы» и к чему я всё это рассказываю? Итак, «мы» – это ЗАО «Танис» из Беларуси. Мы создаём металлополимерные тросы с 1998 года уже прошлого века, и, как вы понимаете, делаем это ответственно. Если на продукции вы видите наш логотип…
…то будьте уверены, что мы приложили все усилия, чтобы вы получили качественный товар, который и служить будет долго, и не нанесет вреда вашему здоровью. Только применяйте правильно!
А к чему рассказываю? Просто мы не применяем в работе принцип «продал и забыл». Мы стараемся максимально рассказывать нашим покупателям о наших тросах, о способах и вариантах их применения, о вариантах монтажа… То есть делаем всё, чтобы наш покупатель получил максимум за свои деньги.
Купили трос от «Таниса», и можно хоть так…
…хоть так.
Заходите на наш канал «ЗАО Танис. Качественные тросы из Беларуси» на YouTube и Дзене. Заходите, смотрите, подписывайтесь, там много интересного. Главное – там есть информация по правильному применению, а не вот это вот всё – читать после того, как все сломали и порвали...
Ну и жду ваших комментариев.
Будьте здоровы!
Наш сайт: tanis.by
YouTube: @Tanis_tros
Дзен: https://dzen.ru/tanis_tros
Email: marketing2@tanis.by
С уважением,
Ваш металлург-теоретик
Сергей Ник. Скоробогатый