Funi metalliche: Tipi, specifiche e guida alla scelta

I. Tipi di funi metalliche

La fune metallica viene realizzata attorcigliando in trefoli molti fili di acciaio al carbonio ad alta resistenza con diametri che variano da 0,3 a 3 mm, e poi attorcigliando diversi trefoli attorno a un'anima per formare la fune. Esistono molti tipi di funi metalliche, che possono essere suddivise in diverse categorie in base ai diversi metodi.

1. Classificazione con il metodo della torsione

In base ai diversi metodi di torsione, possono essere suddivise in quattro tipi: posa a sinistra, posa a destra, posa alternata a sinistra e posa alternata a destra. Le funi metalliche con posa alternata a destra sono comunemente utilizzate nelle operazioni di sollevamento.

2. Classificazione in base al materiale dell'anima della fune metallica

In base ai diversi materiali dell'anima, possono essere suddivise in tre tipi: anima in canapa, anima in amianto e anima in metallo. Le funi metalliche con anima in canapa, impregnate di olio lubrificante, sono comunemente utilizzate nelle operazioni di sollevamento per ridurre l'attrito tra i trefoli e i fili e per prevenire la corrosione.

3. Classificazione in base al numero di trefoli e fili della fune metallica.

In base al diverso numero di fili e di fili, può essere suddiviso in tre tipi: 6×19, 6×37 e 6×61. Le funi metalliche più comunemente utilizzate nelle operazioni di sollevamento sono le 6×19 e le 6×37.

4. Classificazione in base al trattamento superficiale del filo

5. Classificazione in base al trattamento superficiale del filo

In base ai diversi trattamenti superficiali del filo, possono essere suddivise in due tipi: lisce e zincate. Le funi metalliche lisce sono comunemente utilizzate nelle operazioni di sollevamento.

6. Classificazione in base alla struttura dei trefoli della fune metallica

In base alla struttura dei trefoli, le funi metalliche possono essere suddivise in funi a contatto con il punto, funi a contatto con la linea e funi a contatto con la superficie.

(1) Corda di contatto

Le funi a contatto puntiforme hanno lo stesso diametro di fili d'acciaio in ogni strato, ma passi d'elica diversi, in modo che i fili si incrocino per formare contatti puntiformi. La sollecitazione di contatto è molto elevata durante il funzionamento, rendendo i fili soggetti a usura e rottura, ma il loro processo di produzione è semplice.

(2) Fune di contatto con la linea

Le funi metalliche a contatto di linea hanno fili d'acciaio di diverso spessore all'interno del trefolo, con fili sottili posizionati nelle scanalature dei fili più spessi, creando uno stato di contatto di linea tra i fili spessi e quelli sottili. Poiché la tensione di contatto delle funi metalliche di contatto è minore, la durata della fune metallica è più lunga e, allo stesso tempo, la flessibilità è maggiore.

A causa del fitto contatto di linea della fune metallica, lo stesso diametro di fune metallica ha una maggiore tensione di rottura. Anche la fune d'acciaio a torsione unidirezionale con lo stesso diametro di fili d'acciaio all'interno del trefolo appartiene al tipo a contatto di linea.

(3) Corda di contatto con il viso

I trefoli della fune di contatto frontale hanno una forma particolare, utilizzando fili d'acciaio a sezione profilata, che si contattano in modo planare. I suoi vantaggi sono una superficie liscia, una buona resistenza alla corrosione e all'usura e la capacità di sopportare forze laterali maggiori; tuttavia, essendo costosa, viene utilizzata solo in occasioni speciali.

II. Specifiche della fune metallica in acciaio

Per le operazioni di sollevamento generali, si possono utilizzare le funi metalliche in acciaio 6×19 e 6×37 della norma GB/T8918-1996 "Funi metalliche in acciaio", le cui specifiche sono riportate nelle Tabelle 1 e 2.

Tabella 1 Tensione di rottura della fune d'acciaio

Tabella 2 Tensione di rottura della fune d'acciaio

III. Marcatura delle funi d'acciaio

Le funi metalliche in acciaio attualmente utilizzate sulle gru sono principalmente di tipo comune, funi 6×19 e funi 6×37.

Secondo la norma nazionale "Funi d'acciaio a trefoli tondi" (GB1102-74), il metodo di marcatura delle funi d'acciaio è il seguente:

Ad esempio, la fune metallica in acciaio 6×37-15,0-170-I zincata a destra GB1102-74

Ciò indica che la fune metallica a trefoli tondi è composta da 6 trefoli, con una struttura a contatto puntiforme, 37 fili per trefolo, un'anima in fibra, un diametro della fune metallica di 15,0 mm, in filo d'acciaio zincato di grado I con una resistenza nominale alla trazione di 1700MPa, e la disposizione della fune metallica è regolare.

IV. Selezione della fune metallica

Quando le funi metalliche hanno lo stesso diametro, minore è la resistenza alla trazione nominale, più fili per trefolo e più fine è il diametro dei fili, migliore è la flessibilità della fune, ma la fune metallica è più soggetta all'usura. Al contrario, quanto più spesso è il diametro dei fili all'interno di ciascun trefolo, tanto peggiore è la flessibilità della fune, ma più resistente all'usura.

Pertanto, i diversi tipi di funi metalliche hanno diversi campi di utilizzo. In base alle esigenze effettive delle operazioni di sollevamento e rigging, la scelta delle funi metalliche può generalmente considerare i seguenti principi:

• Le funi metalliche 6×19 sono utilizzate come funi portanti, tiranti e per la realizzazione di brache di sollevamento, generalmente utilizzate in luoghi con piccole dimensioni. carichi di flessione o dove si verifica l'usura.
• Le funi metalliche 6×37 sono utilizzate nelle operazioni di sollevamento per legare vari oggetti, attrezzature e per infilare blocchi di pulegge e realizzare imbracature di sollevamento. Adatta a quando la fune è piegata.
• Le funi metalliche 6×61 sono utilizzate per legare vari oggetti. La corda ha una bassa rigidità, è facile da piegare e viene utilizzata in luoghi in cui la forza non è elevata.

Le funi metalliche con la stessa direzione di posa hanno una superficie più liscia, sono più morbide e hanno una buona resistenza all'affaticamento da flessione, il che le rende più durevoli; tuttavia, lo svantaggio è che i trefoli tendono ad allentarsi all'estremità interrotta della fune, causando una rotazione quando si sospendono oggetti pesanti, e sono inclini ad arricciarsi e ad attorcigliarsi, quindi non dovrebbero essere utilizzate da sole nelle operazioni di sollevamento. Le funi metalliche a posa alternata sono comunemente utilizzate nelle operazioni di sollevamento.

V. Calcolo delle sollecitazioni della fune metallica

La forza massima di trazione che una fune metallica di una certa specifica può sopportare ha un certo limite. Se si supera questo limite, la fune metallica si danneggia o si rompe, quindi è necessario calcolare la sollecitazione sulla fune metallica durante il lavoro.

1. Forza di controllo della rottura della fune metallica

La forza di trazione a rottura della fune metallica è riportata nelle Tabelle 1 e 2. Considerando la forza non uniforme su ciascun filo dovuta alla torsione della fune metallica, la forza di trazione a rottura dell'intera fune metallica deve essere calcolata come segue:

  S_P =3A8↩ΣS_i 

Dove

• S _P - la forza di trazione a rottura della fune metallica, kN;
• ΣS_i  - la forza di rottura totale del filo prevista dalla tabella delle specifiche della fune metallica, kN;
• Ψ - il coefficiente di riduzione per la torsione irregolare del filo, per la corda 6×19, Ψ=0,85; per la corda 6×37, Ψ=0,82; per la corda 6×61, Ψ=0,80.

Tuttavia, in cantiere, generalmente mancano i dati grafici e non sono necessari calcoli precisi. In questo caso, per stimare la forza di trazione a rottura della fune metallica si possono utilizzare altre formule correlate (solo per la stima dei dati, non formule standard).

2. Fattore di sicurezza della fune metallica

Per garantire la sicurezza delle operazioni di sollevamento, la forza di trazione ammissibile della fune metallica è solo una frazione della sua forza di trazione a rottura. Il rapporto tra la forza di trazione di rottura e la forza di trazione ammissibile è il fattore di sicurezza. La seguente Tabella 3 elenca i fattori di sicurezza per funi metalliche di diverso utilizzo.

  Tabella 3 Fattore di sicurezza della fune metallica

3. Coppia ammissibile della fune metallica

P = S_P / K

Nella formula

• P - Forza di trazione ammissibile della fune metallica, N;
• S_P - Forza di trazione a rottura della fune metallica, N;
• K - Fattore di sicurezza della fune metallica.

VI. Norme per la rottamazione delle funi metalliche

Quando una fune metallica è danneggiata in una certa misura, deve essere rottamata secondo le norme. Gli standard di rottamazione sono i seguenti:

1. La fune deve essere rottamata quando il numero di rotture di fili all'interno di un passo (chiamato anche lay, riferito alla lunghezza assiale di ogni trefolo che si avvolge una volta) supera il numero specificato nella Tabella 4. La fune deve essere rottamata anche se il numero di rotture del filo non è elevato ma aumenta rapidamente.

2. La fune deve essere rottamata quando l'usura o la corrosione della fune metallica raggiunge o supera le 40% del diametro del filo originale. Se non supera le 40%, la fune deve essere declassata secondo la Tabella 5. Quando l'intera superficie della fune metallica è corrosa al punto che la superficie bucherellata è facilmente visibile a occhio nudo, deve essere rottamata.

            Tabella 4 Rottami di fune metallica Conteggio delle rotture di filo

Tabella 5 Coefficiente di riduzione

3. Le funi metalliche bruciate o colpite da archi elettrici localizzati devono essere scartate.

4. Le funi metalliche devono essere scartate se sono appiattite, deformate, presentano trefoli o fili sporgenti, distorsioni simili a gabbie, aumenti localizzati del diametro della fune, piegature o curvature.

5. Le funi metalliche devono essere scartate se l'anima è danneggiata, con conseguente riduzione significativa del diametro della fune (fino a 7%).

6. Per le funi metalliche utilizzate per sollevare metalli o materiali pericolosi, il numero di fili rotti da rottamare deve essere la metà di quello delle funi metalliche per macchinari di sollevamento in generale, compresa la riduzione dovuta all'usura o alla corrosione della superficie del filo.

VII. Uso, manutenzione e cura delle funi metalliche

1. Le funi metalliche devono essere correttamente srotolate. Per evitare l'attorcigliamento e l'indebolimento della fune metallica durante la fase di srotolamento, deve essere fissata saldamente per evitare che si allenti durante il taglio.

2. Le funi metalliche non devono essere sovraccaricate, non devono lavorare sotto carichi d'urto e la velocità di lavoro deve essere stabile.

Quando si legano o si sollevano oggetti, le funi metalliche devono evitare il contatto diretto con gli spigoli e gli angoli degli oggetti e devono essere ammortizzate con blocchi di legno, iuta o altri materiali di imbottitura nei punti di contatto.

4. Il contatto tra funi metalliche e fili elettrici è severamente vietato per evitare danni o scosse elettriche. In prossimità di oggetti ad alta temperatura è necessario adottare misure di isolamento.

5. Le funi metalliche devono evitare di attorcigliarsi durante l'uso e, se attorcigliate, devono essere raddrizzate immediatamente. Il numero di curve deve essere ridotto al minimo durante l'uso e la piegatura inversa deve essere evitata il più possibile.

6. Quando le funi metalliche vengono utilizzate con tamburi o pulegge, il diametro del tamburo o della puleggia deve essere almeno 16 volte superiore al diametro della fune metallica. Non infilare la fune in una puleggia danneggiata per evitare di usurare la fune metallica o di farla scivolare fuori dalla puleggia con conseguente incidente.

7. Quando le funi metalliche passano attraverso le pulegge, il diametro della scanalatura della puleggia deve essere da 1 a 2,5 mm più grande del diametro della fune metallica. Se il diametro della scanalatura della puleggia è troppo grande, la fune si appiattisce facilmente; se è troppo piccolo, la fune si usura facilmente.

8. Le funi metalliche devono essere protette dall'usura, dalla corrosione o da altre condizioni fisiche e chimiche che causano il degrado delle prestazioni. Le funi metalliche utilizzate per il sollevamento di metalli fusi e incandescenti devono essere dotate di misure per prevenire i danni da alta temperatura.

Prima dell'uso, selezionare la fune d'acciaio con il diametro appropriato in base alla situazione d'uso; durante l'uso, controllare frequentemente la capacità di carico e le condizioni di danneggiamento; dopo l'uso, provvedere alla sua manutenzione nel tempo e conservarla correttamente.

VIII. Ispezione di sicurezza delle funi metalliche in acciaio

L'ispezione delle funi metalliche può essere suddivisa in ispezione di routine, ispezione periodica e ispezione speciale. L'ispezione di routine è un'autoispezione; l'ispezione periodica può essere mensile o annuale in base al tipo di attrezzatura, al tasso di utilizzo, all'ambiente e ai risultati dell'ultima ispezione. I contenuti e i requisiti delle ispezioni per le funi di acciaio sono riportati nella Tabella 6.

I metodi di ispezione specifici sono i seguenti:

1. Fili rotti

Contare il numero di fili rotti in una lunghezza di posa, compresi i fili rotti esterni e interni. Anche se ci sono 2 rotture sullo stesso filo, devono essere contate come 2 fili rotti. Se la parte rotta del filo supera la metà del suo raggio, deve essere considerata come un filo rotto.

(1) Durante l'ispezione, prestare attenzione alla posizione dei fili rotti (ad esempio a quale distanza dall'estremità) e alla concentrazione dei fili rotti per determinare il metodo di trattamento.

(2) Prestare attenzione alla posizione e alla forma dei fili rotti, cioè se la rottura si verifica nella parte sporgente del trefolo o nella valle. La causa della rottura dei fili può essere determinata in base alla loro forma.

                                            Tabella 6 Parti di ispezione della fune metallica in acciaio

2. Indossare

L'ispezione dell'usura riguarda principalmente lo stato di usura e la misurazione del diametro.

Esistono due tipi di usura: usura concentrica e usura eccentrica. L'usura eccentrica delle funi metalliche in acciaio si verifica soprattutto in situazioni in cui la fune si muove poco, l'attrezzatura di sollevamento è pesante e ci sono grandi variazioni di tensione. Ad esempio, la fune di sollevamento di una gru a ventosa elettromagnetica è soggetta a questo tipo di usura. Sia l'usura eccentrica che quella concentrica riducono la resistenza della fune d'acciaio.

3. Corrosione

Esistono due tipi di corrosione: la corrosione esterna e la corrosione interna.

Ispezione della corrosione esterna e della corrosione interna: ispezione visiva della ruggine e della vaiolatura sulla fune d'acciaio, nonché dello stato di rilassamento della fune. La corrosione interna non è facile da ispezionare.

La corrosione interna non è facile da ispezionare. Se il diametro della fune metallica è sottile (≤20 mm), può essere piegata a mano per l'ispezione; se il diametro è maggiore, l'ispezione interna può essere condotta utilizzando una giunzione per funi metalliche. Dopo l'ispezione, la fune metallica deve essere riportata allo stato originale, facendo attenzione a non danneggiare l'anima, e deve essere applicato del grasso lubrificante.

4. Ispezionare visivamente la fune metallica per verificare la presenza di nodi, onde, appiattimenti, ecc.

La fune metallica non deve essere annodata e non deve presentare deformazioni d'onda significative.

5. Ispezionare visivamente la fune metallica per verificare gli effetti del riscaldamento dell'arco elettrico e della fiamma; non devono essere presenti colorazioni della tempra o danni da saldatura.

I danni da saldatura devono essere trattati come fili rotti.

6. Controllo della lubrificazione della fune metallica La fune metallica deve essere in buono stato di lubrificazione.

Secondo i test, una fune metallica ben lubrificata può resistere a 48.500 cicli di prove di fatica e piegatura ripetuta con 10% del numero totale di fili rotti in una stesura, mentre la stessa specifica di fune metallica senza lubrificazione dura solo 22.500 cicli, evidenziando l'importanza della lubrificazione.