Câble métallique : Types, spécifications et guide de sélection

I. Types de câbles métalliques

Le câble métallique est fabriqué en tordant de nombreux fils d'acier au carbone à haute résistance d'un diamètre de 0,3 à 3 mm en torons, puis en tordant plusieurs torons autour d'une âme pour former le câble. Il existe de nombreux types de câbles métalliques, qui peuvent être divisés en différentes catégories selon différentes méthodes.

1. Classification par la méthode de torsion

En fonction des différentes méthodes de torsion, ils peuvent être divisés en quatre types : torsion à gauche, torsion à droite, torsion alternée à gauche et torsion alternée à droite. Les câbles d'acier à câblage alternatif droit sont couramment utilisés dans les opérations de levage.

2. Classification selon le matériau de l'âme du câble

En fonction des différents matériaux de l'âme, ils peuvent être divisés en trois types : l'âme en chanvre, l'âme en amiante et l'âme en métal. Les câbles à âme en chanvre, qui sont imprégnés d'huile lubrifiante, sont couramment utilisés dans les opérations de levage pour réduire le frottement entre les torons et les fils et prévenir la corrosion.

3. Classification selon le nombre de torons et de fils dans le câble d'acier

En fonction du nombre de brins et de fils, il peut être divisé en trois types : 6×19, 6×37 et 6×61. Les câbles les plus couramment utilisés dans les opérations de levage sont les câbles 6×19 et 6×37.

4. Classification selon le traitement de surface des fils

5. Classification selon le traitement de surface des fils

En fonction des différents traitements de surface des fils, ils peuvent être divisés en deux types : lisses et galvanisés. Les câbles lisses sont couramment utilisés dans les opérations de levage.

6. Classification selon la structure des torons du câble d'acier

Selon la structure des torons du câble métallique, on distingue les câbles à contact ponctuel, les câbles à contact linéaire et les câbles à contact surfacique.

(1) Corde à contact ponctuel

Les câbles à contact ponctuel ont le même diamètre de fils d'acier dans chaque couche, mais des pas d'hélice différents, de sorte que les fils se croisent pour former des contacts ponctuels. La tension de contact est très élevée pendant le fonctionnement, ce qui rend les fils susceptibles de s'user et de se rompre, mais leur processus de fabrication est simple.

(2) Corde de contact

Les câbles à contact de ligne ont des fils d'acier de différentes épaisseurs à l'intérieur du toron, les fils minces étant placés dans les rainures des fils plus épais, ce qui crée un état de contact de ligne entre les fils épais et minces. Comme la contrainte de contact des câbles à contact de ligne est plus faible, la durée de vie du câble est plus longue et, en même temps, la flexibilité est accrue.

En raison du contact dense du câble d'acier avec la ligne, le même diamètre de câble d'acier a une plus grande tension de rupture. Le câble d'acier à torsion unidirectionnelle avec le même diamètre de fils d'acier à l'intérieur du toron appartient également au type de contact de ligne.

(3) Corde à contact facial

Les torons du câble à contact frontal ont une forme spéciale, utilisant des fils d'acier à section profilée, qui se touchent de manière plane. Ses avantages sont une surface lisse, une bonne résistance à la corrosion et à l'usure, et il peut supporter des forces latérales plus importantes ; cependant, il est coûteux et n'est donc utilisé que dans des occasions spéciales.

II. Spécifications des câbles en acier

Pour les opérations de levage générales, les câbles en acier 6×19 et 6×37 conformes à la norme GB/T8918-1996 "Steel Wire Ropes" peuvent être utilisés, et leurs spécifications sont indiquées dans les tableaux 1 et 2.

Tableau 1 Tension de rupture du câble d'acier

Tableau 2 Tension de rupture du câble d'acier

III. Marquage des câbles en acier

Les câbles en acier actuellement utilisés sur les grues sont principalement de type commun, câbles 6×19 et câbles 6×37.

Selon la norme nationale "Round Strand Steel Wire Ropes" (GB1102-74), la méthode de marquage des câbles en acier est la suivante :

Par exemple, le câble d'acier 6×37-15.0-170-I avec revêtement de zinc - couche droite GB1102-74

Cela indique que le câble rond est composé de 6 torons, avec une structure à contact ponctuel, 37 fils par toron, une âme en fibre, un diamètre de câble de 15,0 mm, un fil d'acier zingué de qualité I avec une résistance nominale à la traction de 1700MPa, et que le câblage du câble est un câblage régulier droit.

IV. Sélection des câbles métalliques

Lorsque les câbles métalliques ont le même diamètre, plus la résistance nominale à la traction est faible, plus il y a de fils par toron et plus le diamètre des fils est fin, meilleure est la flexibilité du câble, mais le câble est plus sujet à l'usure. Inversement, plus le diamètre des fils est épais à l'intérieur de chaque toron, moins le câble est souple, mais plus il est résistant à l'usure.

Par conséquent, les différents types de câbles métalliques ont des domaines d'utilisation différents. En fonction des besoins réels des opérations de levage et de gréement, la sélection des câbles métalliques peut généralement s'appuyer sur les principes suivants :

• Les câbles métalliques 6×19 sont utilisés comme haubans, tirants et pour la fabrication d'élingues de levage, généralement dans des endroits où les dimensions sont réduites. charges de flexion ou en cas d'usure.
• Les câbles d'acier 6×37 sont utilisés dans les opérations de levage pour attacher divers objets, équipements, et pour passer à travers des poulies et faire des élingues de levage. Convient lorsque le câble est plié.
• Les câbles métalliques 6×61 sont utilisés pour attacher divers objets. Le câble a une faible rigidité, est facile à plier et est utilisé dans des endroits où la force n'est pas importante.

Les câbles métalliques ayant le même sens de câblage ont une surface plus lisse, sont plus souples et résistent bien à la fatigue due à la flexion, ce qui les rend plus durables. Cependant, l'inconvénient est que les torons ont tendance à se détacher à l'extrémité cassée du câble, ce qui entraîne une rotation lors de la suspension d'objets lourds, et qu'ils sont susceptibles de s'enrouler et de se tordre, de sorte qu'ils ne doivent pas être utilisés seuls dans les opérations de levage. Les câbles d'acier à câblage alterné sont couramment utilisés dans les opérations de levage.

V. Calcul de la contrainte sur le câble métallique

La force de traction maximale qu'un câble métallique d'une certaine spécification peut supporter a une certaine limite. Au-delà de cette limite, le câble sera endommagé ou cassé. Il est donc nécessaire de calculer la contrainte subie par le câble pendant le travail.

1. Force de contrôle de la rupture du câble métallique

La force de rupture du câble est indiquée dans les tableaux 1 et 2. Compte tenu de la force inégale exercée sur chaque fil en raison de la torsion du câble, la force de traction de rupture de l'ensemble du câble doit être calculée comme suit :

  S_P =ΨΣS_i 

Où

• S _P - la force de traction de rupture du câble, en kN ;
• ΣS_i  - la force de traction de rupture totale du câble indiquée dans le tableau des spécifications du câble d'acier, en kN ;
• Ψ - coefficient de réduction de la torsion irrégulière du fil, pour un câble 6×19, Ψ=0,85 ; pour un câble 6×37, Ψ=0,82 ; pour un câble 6×61, Ψ=0,80.

Cependant, sur le site de travail, il y a généralement un manque de données graphiques et des calculs précis ne sont pas nécessaires. Dans ce cas, d'autres formules apparentées (pour l'estimation des données uniquement, et non des formules standard) peuvent être utilisées pour estimer la force de traction de rupture du câble d'acier.

2. Facteur de sécurité du câble métallique

Pour garantir la sécurité des opérations de levage, la force de traction admissible du câble n'est qu'une fraction de sa force de traction de rupture. Le rapport entre la force de traction de rupture et la force de traction admissible est le facteur de sécurité. Le tableau 3 ci-dessous énumère les facteurs de sécurité pour les câbles d'acier de différentes utilisations.

  Tableau 3 Facteur de sécurité du câble métallique

3. Couple admissible du câble métallique

P = S_P / K

Dans la formule

• P - Force de traction admissible du câble, N ;
• S_P - Force de traction de rupture du câble, N ;
• K - Facteur de sécurité du câble.

VI. Normes de mise au rebut des câbles métalliques

Lorsqu'un câble est endommagé dans une certaine mesure, il doit être mis au rebut conformément à la réglementation. Les normes de mise au rebut sont les suivantes :

1. Le câble doit être mis au rebut lorsque le nombre de ruptures de fils à l'intérieur d'un pas (également appelé câblage, se référant à la longueur axiale de tout toron s'enroulant une fois) dépasse le nombre spécifié dans le tableau 4. Le câble doit également être mis au rebut si le nombre de ruptures de fils n'est pas élevé mais augmente rapidement.

2. Le câble doit être mis au rebut lorsque l'usure ou la corrosion du câble atteint ou dépasse 40% du diamètre original du câble. S'il est inférieur à 40%, il doit être déclassé conformément au tableau 5. Lorsque toute la surface du câble est corrodée au point que la surface piquée est facilement visible à l'œil nu, le câble doit être mis au rebut.

            Tableau 4 Débris de câbles métalliques Nombre de ruptures de fils

Tableau 5 Coefficient de réduction

3. Les câbles métalliques qui ont été brûlés ou affectés par des arcs électriques localisés doivent être mis au rebut.

4. Les câbles métalliques doivent être mis au rebut s'ils sont aplatis, déformés, si des torons ou des fils dépassent, s'ils présentent des déformations en forme de cage, si le diamètre du câble augmente localement, s'ils présentent des plis ou des courbures.

5. Les câbles métalliques doivent être mis au rebut si l'âme est endommagée, ce qui entraîne une réduction significative du diamètre du câble (jusqu'à 7%).

6. Pour les câbles métalliques utilisés pour soulever des objets chauds métaux ou des matières dangereuses, le nombre de fils cassés à mettre au rebut devrait être inférieur de moitié à celui des câbles métalliques des machines de levage générales, y compris la réduction due à l'usure de la surface des fils ou à la corrosion.

VII. Utilisation, maintenance et entretien des câbles métalliques

1. Les câbles doivent être correctement déroulés. Pour éviter de tordre et d'affaiblir le câble au cours de l'enroulement, il faut le dérouler correctement. déroulementIl doit être solidement fixé afin d'éviter qu'il ne se détache lors de la coupe.

2. Les câbles métalliques ne doivent pas être surchargés, ne doivent pas travailler sous des charges d'impact et la vitesse de travail doit être stable.

3. Lorsqu'ils attachent ou soulèvent des objets, les câbles métalliques doivent éviter tout contact direct avec les arêtes et les coins tranchants des objets et doivent être amortis avec des blocs de bois, de la toile de jute ou d'autres matériaux de rembourrage aux points de contact.

4. Le contact entre les câbles métalliques et les fils électriques est strictement interdit afin d'éviter tout dommage ou choc électrique. Des mesures d'isolation doivent être prises à proximité d'objets à haute température.

5. Les câbles métalliques devraient éviter de se tordre pendant l'utilisation et, s'ils se tordent, ils devraient être redressés immédiatement. Le nombre de courbures doit être réduit au minimum pendant l'utilisation, et la courbure inverse doit être évitée autant que possible.

6. Lorsque des câbles métalliques sont utilisés avec des tambours ou des poulies, le diamètre du tambour ou de la poulie doit être au moins 16 fois supérieur au diamètre du câble métallique. Ne pas passer dans une poulie endommagée afin d'éviter d'user le câble ou de le faire glisser hors de la poulie, ce qui provoquerait un accident.

7. Lorsque des câbles métalliques passent dans des poulies, le diamètre de la gorge de la poulie doit être supérieur de 1 à 2,5 mm au diamètre du câble. Si le diamètre de la gorge de la poulie est trop grand, le câble s'aplatit facilement ; s'il est trop petit, le câble s'use facilement.

8. Les câbles métalliques devraient être protégés de l'usure, de la corrosion ou d'autres conditions physiques et chimiques qui entraînent une dégradation des performances. Les câbles métalliques utilisés pour le levage de métaux en fusion ou incandescents devraient être protégés contre les dommages causés par les hautes températures.

9. Avant l'utilisation, sélectionner le câble d'acier avec le diamètre approprié en fonction de la situation d'utilisation ; pendant l'utilisation, vérifier fréquemment sa capacité de charge et son état d'endommagement ; après l'utilisation, l'entretenir à temps et le stocker correctement.

VIII. Inspection de sécurité des câbles en acier

L'inspection des câbles d'acier peut être divisée en trois catégories : l'inspection de routine, l'inspection périodique et l'inspection spéciale. L'inspection de routine est une auto-inspection ; l'inspection périodique peut être mensuelle ou annuelle en fonction du type d'équipement, du taux d'utilisation, de l'environnement et des résultats de la dernière inspection. Le contenu et les exigences de l'inspection pour les câbles en acier sont indiqués dans le tableau 6 ci-dessous.

Les méthodes d'inspection spécifiques sont les suivantes :

1. Fils cassés

Comptez le nombre de fils cassés sur une longueur de fil, y compris les fils cassés externes et internes. Même s'il y a deux ruptures sur le même fil, elles doivent être comptées comme deux fils rompus. Si la partie brisée du fil dépasse la moitié de son propre rayon, elle doit être traitée comme un fil brisé.

(1) Lors de l'inspection, il convient de prêter attention à l'emplacement des fils rompus (par exemple, à quelle distance de l'extrémité) et à la concentration des fils rompus afin de déterminer la méthode de traitement.

(2) Faites attention à l'emplacement et à la forme des fils cassés, c'est-à-dire si la rupture se produit dans la partie saillante du toron ou dans la vallée. La cause de la rupture des fils peut être déterminée en fonction de leur forme.

                                            Tableau 6 Éléments d'inspection des câbles d'acier

2. L'usure

L'inspection de l'usure comprend principalement l'état de l'usure et la mesure du diamètre.

Il existe deux types d'usure : l'usure concentrique et l'usure excentrique. L'usure excentrique des câbles d'acier se produit principalement dans des situations où le câble ne bouge pas beaucoup, où l'engin de levage est lourd et où il y a de grandes variations de tension. Par exemple, le câble de levage d'une grue électromagnétique à ventouse est sujet à ce type d'usure. L'usure excentrique et l'usure concentrique réduisent toutes deux la résistance du câble d'acier.

3. La corrosion

Il existe deux types de corrosion : la corrosion externe et la corrosion interne.

Inspection de la corrosion externe et de la corrosion interne : inspection visuelle de la rouille et des piqûres sur le câble d'acier, et de l'état de relaxation du câble. La corrosion interne n'est pas facile à inspecter.

La corrosion interne n'est pas facile à inspecter. Si le diamètre du câble d'acier est fin (≤20mm), il peut être plié à la main pour l'inspection ; si le diamètre est plus grand, l'inspection interne peut être effectuée à l'aide d'une épissure de câble d'acier. Après l'inspection, le câble d'acier doit être remis dans son état d'origine, en veillant à ne pas endommager l'âme, et de la graisse lubrifiante doit être appliquée.

4. Inspecter visuellement le câble métallique pour vérifier qu'il n'y a pas de nœuds, d'ondulations, d'aplatissements, etc.

Le câble ne doit pas être noué, ni présenter de déformation importante due à l'onde.

5. Inspecter visuellement le câble pour détecter les effets de l'arc électrique et du chauffage à la flamme ; il ne doit pas y avoir de coloration de la température ni de dommages dus au soudage.

Les dommages dus au soudage doivent être traités comme des fils cassés.

6. Inspection de la lubrification du câble Le câble doit être en bon état de lubrification.

Selon les tests, un câble bien lubrifié peut résister à 48 500 cycles d'essais de fatigue et de flexion répétée avec 10% du nombre total de fils cassés dans une couche, alors que la même spécification de câble sans lubrification ne dure que 22 500 cycles, ce qui souligne l'importance de la lubrification.