Cabos de aço: tipos, especificações e guia de seleção

I. Tipos de cabos de aço

O cabo de aço é feito torcendo muitos fios de aço carbono de alta resistência com diâmetros que variam de 0,3 a 3 mm em cordões e, em seguida, torcendo vários cordões em torno de um núcleo para formar o cabo. Há muitos tipos de cabos de aço, que podem ser divididos em diferentes categorias de acordo com diferentes métodos.

1. Classificação pelo método de torção

De acordo com os diferentes métodos de torção, eles podem ser divididos em quatro tipos: colocação à esquerda, colocação à direita, colocação alternada à esquerda e colocação alternada à direita. Os cabos de aço com disposição alternada à direita são comumente usados em operações de elevação.

2. Classificação por material do núcleo do cabo de aço

De acordo com os diferentes materiais do núcleo, ele pode ser dividido em três tipos: núcleo de cânhamo, núcleo de amianto e núcleo de metal. Os cabos de aço com núcleo de cânhamo, que são impregnados com óleo lubrificante, são comumente usados em operações de elevação para reduzir o atrito entre os fios e arames e para evitar a corrosão.

3. Classificação pelo número de fios e arames no cabo de aço

De acordo com o número diferente de fios e arames, ele pode ser dividido em três tipos: 6×19, 6×37 e 6×61. Os mais comumente usados em operações de elevação são os cabos de aço 6×19 e 6×37.

4. Classificação por tratamento da superfície do fio

5. Classificação por tratamento da superfície do fio

De acordo com os diferentes tratamentos da superfície do fio, ele pode ser dividido em dois tipos: liso e galvanizado. Os cabos de aço lisos são comumente usados em operações de elevação.

6. Classificação de acordo com a estrutura dos fios do cabo de aço

De acordo com a estrutura dos fios do cabo de aço, ele pode ser dividido em cabos de contato pontual, cabos de contato de linha e cabos de contato de superfície.

(1) Cabo de contato pontual

Os cabos de contato pontual têm o mesmo diâmetro de fios de aço em cada camada, mas diferentes passos de hélice, de modo que os fios se cruzam para formar contatos pontuais. A tensão de contato é muito alta durante a operação, tornando os fios propensos a desgaste e quebra, mas seu processo de fabricação é simples.

(2) Cabo de contato de linha

Os cabos de contato de linha têm fios de aço de diferentes espessuras dentro do cordão, com fios finos colocados nas ranhuras dos fios mais grossos, criando um estado de contato de linha entre os fios grossos e finos. Como a tensão de contato dos cabos de aço de contato de linha é menor, a vida útil do cabo de aço é maior e, ao mesmo tempo, a flexibilidade é aumentada.

Devido ao contato denso da linha do cabo de aço, o mesmo diâmetro do cabo de aço tem uma tensão de ruptura maior. O cabo de aço de torção unidirecional com o mesmo diâmetro de fios de aço dentro do cordão também pertence ao tipo de contato de linha.

(3) Corda de contato facial

Os fios do cabo de contato facial têm um formato especial, usando fios de aço de seção perfilada, que entram em contato uns com os outros de forma plana. Suas vantagens são a superfície lisa, a boa resistência à corrosão e ao desgaste e a capacidade de suportar forças laterais maiores; no entanto, é caro e, por isso, só é usado em ocasiões especiais.

II. Especificações do cabo de aço

Para operações gerais de elevação, podem ser usados cabos de aço 6×19 e 6×37 da GB/T8918-1996 "Steel Wire Ropes", e suas especificações são mostradas na Tabela 1 e na Tabela 2.

Tabela 1 Tensão de ruptura do cabo de aço

Tabela 2 Tensão de ruptura do cabo de aço

III. Marcação de cabos de aço

Os cabos de aço usados atualmente nos guindastes são principalmente da estrutura do tipo comum, cabos 6×19 e cabos 6×37.

De acordo com o padrão nacional "Round Strand Steel Wire Ropes" (GB1102-74), o método de marcação para cabos de aço é o seguinte:

Por exemplo, o cabo de aço 6×37-15.0-170-I com revestimento de zinco e disposição à direita GB1102-74

Isso indica que o cabo de aço de fios redondos é feito de 6 fios, com uma estrutura de contato pontual, 37 fios por fio, um núcleo de fibra, um diâmetro de cabo de aço de 15,0 mm, feito de fio de aço revestido de zinco de grau I com uma resistência à tração nominal de 1700 MPa, e a disposição do cabo de aço é regular.

IV. Seleção de cabos de aço

Quando os cabos de aço têm o mesmo diâmetro, quanto menor for a resistência nominal à tração, mais fios por fio e quanto mais fino for o diâmetro dos fios, melhor será a flexibilidade do cabo, mas o cabo de aço estará mais sujeito a desgaste. Por outro lado, quanto mais grosso for o diâmetro do fio em cada fio, pior será a flexibilidade do cabo de aço, mas mais resistente ao desgaste ele será.

Portanto, diferentes tipos de cabos de aço têm diferentes faixas de uso. Com base nas necessidades reais das operações de elevação e amarração, a seleção dos cabos de aço pode, em geral, considerar os seguintes princípios:

• Os cabos de aço 6×19 são usados como cabos de sustentação, tirantes e para fazer eslingas de elevação, geralmente usados em locais com pequenas cargas de flexão ou onde ocorrer desgaste.
• Os cabos de aço 6×37 são usados em operações de elevação para amarrar vários objetos e equipamentos e para passar por blocos de polias e fazer lingas de elevação. Adequado para quando o cabo está dobrado.
• Os cabos de aço 6×61 são usados para amarrar vários objetos. O cabo tem baixa rigidez, é fácil de dobrar e é usado em locais onde a força não é grande.

Os cabos de aço com a mesma direção de disposição têm uma superfície mais lisa, são mais macios e têm boa resistência à fadiga por flexão, o que os torna mais duráveis; no entanto, a desvantagem é que os fios tendem a se soltar na extremidade quebrada do cabo, causando rotação ao suspender objetos pesados, e são propensos a enrolar e torcer, portanto, não devem ser usados sozinhos em operações de elevação. Os cabos de aço de disposição alternada são comumente usados em operações de elevação.

V. Cálculo da tensão do cabo de aço

A força máxima de tração que um cabo de aço de uma determinada especificação pode suportar tem um certo limite. Se esse limite for ultrapassado, o cabo de aço será danificado ou rompido, portanto, é necessário calcular a tensão no cabo de aço durante o trabalho.

1. Força de controle de ruptura do cabo de aço

A força de tração de ruptura do cabo de aço pode ser encontrada nas Tabelas 1 e 2. Considerando a força desigual em cada fio devido à torção do cabo de aço, a força de tração de ruptura de todo o cabo de aço deve ser calculada da seguinte forma:

  S_P =ΨΣS_i 

Onde

• S _P - a força de tração de ruptura do cabo de aço, kN;
• ΣS_i  - a força de tração total de ruptura do cabo fornecida na tabela de especificações do cabo de aço, kN;
• Ψ - o coeficiente de redução para torção irregular do fio, para cabo 6×19, Ψ=0,85; para cabo 6×37, Ψ=0,82; para cabo 6×61, Ψ=0,80.

No entanto, no local de trabalho, geralmente há falta de dados gráficos e não são necessários cálculos precisos. Nesse caso, outras fórmulas relacionadas (apenas para estimativa de dados, não fórmulas padrão) podem ser usadas para estimar a força de tração de ruptura do cabo de aço.

2. Fator de segurança do cabo de aço

Para garantir a segurança das operações de elevação, a força de tração permitida do cabo de aço é apenas uma fração de sua força de tração de ruptura. A razão entre a força de tração de ruptura e a força de tração permitida é o fator de segurança. A Tabela 3 a seguir lista os fatores de segurança para cabos de aço de diferentes usos.

  Tabela 3 Fator de segurança do cabo de aço

3. Torque permitido do cabo de aço

P = S_P / K

Na fórmula

• P - Força de tração permitida do cabo de aço, N;
• S_P - Força de tração de ruptura do cabo de aço, N;
• K - Fator de segurança do cabo de aço.

VI. Padrões de sucateamento de cabos de aço

Quando um cabo de aço é danificado até certo ponto, ele deve ser sucateado de acordo com as normas. Os padrões de sucateamento são os seguintes:

1. O cabo deve ser descartado quando o número de rupturas de arame em um único passo (também chamado de "lay", que se refere ao comprimento axial de qualquer fio enrolado uma vez) exceder o número especificado na Tabela 4. O cabo também deve ser descartado se o número de rupturas de arame não for muito grande, mas aumentar rapidamente.

2. O cabo deve ser descartado quando o desgaste ou a corrosão do cabo de aço atingir ou exceder 40% do diâmetro original do cabo. Se estiver dentro do limite de 40%, ele deve ser rebaixado de acordo com a Tabela 5. Quando toda a superfície do cabo de aço estiver corroída, a ponto de a superfície sem furos ser facilmente visível a olho nu, ele deverá ser sucateado.

            Tabela 4 Contagem de rupturas de fios de sucata de cabos de aço

Tabela 5 Coeficiente de redução

3. Cabos de aço que tenham sido queimados ou afetados por arcos elétricos localizados devem ser descartados.

4. Os cabos de aço devem ser descartados se estiverem achatados, deformados, com fios ou arames salientes, distorções semelhantes a gaiolas, aumento localizado do diâmetro do cabo, dobras ou curvas.

5. Os cabos de aço devem ser descartados se o núcleo estiver danificado, resultando em uma redução significativa do diâmetro do cabo (atingindo 7%).

6. Para cabos de aço usados para elevar metais ou materiais perigosos, o número de fios quebrados para sucateamento deve ser a metade do número de cabos de aço de máquinas de elevação em geral, incluindo a redução devido ao desgaste da superfície do fio ou à corrosão.

VII. Uso, manutenção e cuidados com cabos de aço

1. Os cabos de aço devem ser desenrolados corretamente. Para evitar torcer e enfraquecer o cabo de aço durante o desenrolarSe o produto for cortado, ele deve ser fixado firmemente para evitar que se solte ao ser cortado.

2. Os cabos de aço não devem ser sobrecarregados, não devem trabalhar sob cargas de impacto e a velocidade de trabalho deve ser estável.

3. Ao amarrar ou levantar objetos, os cabos de aço devem evitar o contato direto com bordas e cantos afiados dos objetos e devem ser amortecidos com blocos de madeira, estopa ou outros materiais de acolchoamento nos pontos de contato.

4. O contato entre os cabos de aço e os fios elétricos é estritamente proibido para evitar danos ou choques elétricos. Medidas de isolamento devem ser tomadas quando estiver próximo a objetos de alta temperatura.

5. Os cabos de aço devem evitar torções durante o uso e, se estiverem torcidos, devem ser endireitados imediatamente. O número de dobras deve ser minimizado durante o uso, e a dobra reversa deve ser evitada o máximo possível.

6. Quando os cabos de aço forem usados com tambores ou polias, o diâmetro do tambor ou da polia deve ser pelo menos 16 vezes maior que o diâmetro do cabo de aço. Não passe por uma polia danificada para evitar o desgaste do cabo de aço ou o deslizamento do cabo para fora da polia, resultando em um acidente.

7. Quando os cabos de aço passam pelas polias, o diâmetro da ranhura da polia deve ser de 1 a 2,5 mm maior do que o diâmetro do cabo de aço. Se o diâmetro da ranhura da polia for muito grande, o cabo será facilmente achatado; se for muito pequeno, o cabo será facilmente desgastado.

8. Os cabos de aço devem ser protegidos contra desgaste, corrosão ou outras condições físicas e químicas que causem degradação do desempenho. Os cabos de aço usados para elevar metais fundidos e incandescentes devem ter medidas para evitar danos causados por altas temperaturas.

9. Antes de usar, selecione o cabo de aço com o diâmetro adequado de acordo com a situação de uso; durante o uso, verifique com frequência a capacidade de carga e a condição de dano; após o uso, faça a manutenção em tempo hábil e armazene-o corretamente.

VIII. Inspeção de segurança de cabos de aço

A inspeção de cabos de aço pode ser dividida em inspeção de rotina, inspeção periódica e inspeção especial. A inspeção de rotina é a autoinspeção; a inspeção periódica pode ser determinada como mensal ou anual com base no tipo de equipamento, na taxa de uso, no ambiente e nos resultados da última inspeção. O conteúdo e os requisitos de inspeção para cabos de aço são mostrados na Tabela 6 abaixo.

Os métodos de inspeção específicos são os seguintes:

1. Fios quebrados

Conte o número de fios rompidos em um comprimento de camada, incluindo os fios rompidos externos e internos. Mesmo que haja duas quebras no mesmo fio, elas devem ser contadas como dois fios quebrados. Se a parte quebrada do fio exceder a metade de seu próprio raio, ela deverá ser tratada como um fio quebrado.

(1) Durante a inspeção, preste atenção à localização dos fios rompidos (por exemplo, a que distância da extremidade) e à concentração de fios rompidos para determinar o método de tratamento.

(2) Preste atenção ao local e ao formato dos fios rompidos, ou seja, se o rompimento ocorre na parte saliente do fio ou no vale. A causa dos fios rompidos pode ser determinada com base em seu formato.

                                            Tabela 6 Peças de inspeção do cabo de aço

2. Desgaste

A inspeção de desgaste envolve principalmente o estado de desgaste e a medição do diâmetro.

Há dois tipos de estados de desgaste: desgaste concêntrico e desgaste excêntrico. O desgaste excêntrico dos cabos de aço ocorre principalmente em situações em que não há muito movimento do cabo, o equipamento de elevação é pesado e há grandes mudanças na tensão. Por exemplo, o cabo de elevação de um guindaste de sucção eletromagnética é propenso a esse tipo de desgaste. Tanto o desgaste excêntrico quanto o desgaste concêntrico reduzem a resistência do cabo de aço.

3. Corrosão

Há dois tipos de corrosão: corrosão externa e corrosão interna.

Inspeção de corrosão externa e corrosão interna: inspeção visual de ferrugem e corrosão no cabo de aço e o estado de relaxamento do cabo. A corrosão interna não é fácil de inspecionar.

A corrosão interna não é fácil de inspecionar. Se o diâmetro do cabo de aço for fino (≤20 mm), ele pode ser dobrado à mão para inspeção; se o diâmetro for maior, a inspeção interna pode ser realizada usando uma emenda de cabo de aço. Após a inspeção, o cabo de aço deve ser restaurado ao seu estado original, tomando cuidado para não danificar o núcleo, e deve ser aplicada graxa lubrificante.

4. Inspecione visualmente o cabo de aço quanto a nós, ondas, achatamento, etc.

O cabo de aço não deve apresentar nós nem deformações significativas nas ondas.

5. Inspecione visualmente o cabo de aço quanto aos efeitos do arco elétrico e do aquecimento por chama; não deve haver coloração da temperatura nem danos à solda.

Os danos causados pela soldagem devem ser tratados como fios quebrados.

6. Inspeção de lubrificação do cabo de aço O cabo de aço deve estar em um bom estado de lubrificação.

De acordo com os testes, um cabo de aço bem lubrificado pode suportar 48.500 ciclos de testes de fadiga e flexão repetida com 10% do número total de fios rompidos em uma camada, enquanto a mesma especificação de cabo de aço sem lubrificação dura apenas 22.500 ciclos, destacando a importância da lubrificação.