鋼絲繩端部的連接的製作方法

2023-08-06 14:04:46 1

專利名稱：鋼絲繩端部的連接的製作方法
技術領域：
本發明涉及到兩段鋼絲繩之間的連接，以獲得可進一步進行處理 而不會產生問題的單一的一段鋼絲繩。本發明也延及實現這種連接的 方法。
背景技術：
為了減少使用鋼絲繩時高代價安裝的停工時間，鋼絲繩的使用者 要求鋼絲繩在巻筒上越來越長的長度。例如，被用於增強輪胎帶束層或胎體的鋼絲繩從有時包含有數百 個巻筒的筒子架上退繞。這些鋼絲繩互相平行地在橡膠中被壓延，從 而形成鋼絲繩增強帘布，以用於進一步加工成輪胎。用滿的巻筒替換 空巻筒是艱苦的工作，人們一直尋求將該工作簡化。通過使用包含更 長鋼絲繩的更大巻筒來簡化該工作，但是，鋼絲繩的製造者無法總是 按照要求交付無中斷的完整長度的每個巻筒，因為絲的長度並不總是 最終筒子架長度的倍數。另外，在製造鋼絲繩時，隨機的斷裂會偶爾 使過程中斷。斷裂是由於鋼絲中的缺陷造成的，例如，由於原材料中 已有的不能變形的夾雜物。因此，不完整的長度被相互連接起來，並 且以所需的長度重新巻繞。儘管這樣的相互連接極少的，但它必須能 夠經受壓延過程而不產生問題，因為在一個巻筒上的這種單個連接的 失效可能導致整個筒子架的停止，從而導致生產時間損失和廢料產生。鋼絲繩必須被無中斷地處理的另一個例子是當這些鋼絲繩被用作 鋼纜的股時。在最後的並股步驟時，這樣的股以高速從制纜機的巻筒 上退繞。股按照一種有時很複雜的路徑通過制纜機，同時被張緊、扭 捻和彎曲。同樣，連接的失效將導致制纜機完全停止，並導致不可彌 補的纜繩中斷。該技術領域有各種不同的方法將鋼絲繩連接起來 -一種方法是將金屬箍脹套在端對端的鋼絲繩兩端。這種金屬箍 可以用易變形的金屬製作，例如銅或鋁合金。這種連接的缺點在於 它基本上比鋼絲繩本身要粗。退繞後，鋼絲繩在許多輪子上被引導， 並在耐磨件上引導和引導穿過孔。金屬箍容易被這些導向件卡住並斷 裂。並且這種連接更費勁。-脹箍方法的替代是使用聚合物的套管，這種套管可以被粘合或 熱縮在鋼絲繩的端部上。儘管這種連接更靈活，但是直徑問題仍然存 在，此外，該連接僅僅是邊界線上的強度足夠承受搮作過程中產生的 張力。-迄今為止用於鋼絲繩的最佳連接方式是焊接，例如在WO 03/100164中描述的。通過在對焊到一起之前局部縮短每個鋼絲繩端部 的捻距，可獲得好的焊接效果。焊接時，形成了熔融鋼水滴，所有絲 熔合在其中。優選地，焊接工藝後是對焊區的退火處理。雖然包含焊縫的鋼絲繩強度明顯低於無焊縫鋼絲繩的強度(通常焊縫處會損失鋼 絲繩強度的50%到60% )，但這並不是對鋼絲繩後續處理中的直接問 題。焊縫的直徑可以通過錘鍛進行控制，標準是焊縫處的直徑必須不 超過鋼絲繩直徑的1.10倍。然而，焊接方法有一個主要的缺點。鋼絲繩是由捻在一起的鋼絲 製成的。鋼絲是冷拔而成的，並且由於這種應變硬化過程，金屬絲的 拉伸強度(每單位面積的破裂栽荷)得到了很大的提高。這種提高來 源於已經改變的拉長的珠光體晶粒的冶金結構，其中位錯得到了重新 排列，從而阻止了晶面在彼此之上滑移。通過焊接，這種結構被局部 擾亂，並且在焊縫處形成退火後的馬氏體結構。雖然這種結構具高強 度，但是它的脆性也更高。另外，在退火的馬氏體和冷拔的珠光體之 間有過渡區，該區域的絲在彎曲時易於斷裂。因此，在操作鋼絲繩時， 焊縫不會屈服，而是緊鄰焊縫處的絲開裂。雖然這種絲斷裂不會導致 鋼絲繩斷裂，但是鬆動的絲端部會從鋼絲繩上鬆開，並且會被剝離， 從而導致過程完全停止。這種"絲斷裂問題"發生在所有種類的鋼絲繩中，但是當被稱為 "開放鋼絲繩"的鋼絲繩焊接時這種問題尤其嚴重。這種開放鋼絲繩包括以一種或另一種方法(例如美國專利4258543介紹的螺旋預成型 法，按照W095/16816的多邊形預成形法，或依據EP 1036235 Bl的 倍巻曲法)預成形的絲。由於預成形，絲可以相對於彼此移動，因為 它們不總是互相接觸。當這種鋼絲繩被拉過狹窄配合的孔，或者在封 裝到橡膠裡時被擠壓， 一些絲可能相對於其它絲積累過長。這樣的絲 明顯與其它的絲分離，並且隨著鋼絲繩的逐漸形成，這樣的絲就形成 了圍繞鋼絲繩旋轉的孔眼。不久， 一根絲上的過長就會消失，隨後在 另 一根絲上形成孔眼。在本技術領域，該現象被稱為"成套"(sleeving )。 這種成套現象從其自身相對來說是無害的，並且對於開放鋼絲繩結構 來說是固有的。但是，當在焊縫處發生成套現象時，隨著過長部分被 拉到所有絲熔合到一起的焊縫處，成套現象就成為了極大危害。該絲 不能再移動，且在限制孔和焊縫之間開裂。該絲被剝離並形成絲嵌套 (wirenest)。如果過程停止得足夠及時，就能控制損壞，如果不及時， 鋼絲繩就會斷裂並糾纏，從而導致筒子架完全一團糟。在提出本發明之前，不可能供給包含有焊縫的開放鋼絲繩。雖然 大多數焊縫可以通過而不會產生"絲斷裂"的問題，但是"倖存率" 決不會高到足以能獲得穩定並且經濟的過程。利用本發明的連接，就 消除了 "絲斷裂問題"。發明內容本發明的第一個目的是提供一種鋼絲繩之間的連接，該連接消除了現有連接的問題。更具體的是，本發明的目的是消除"絲斷裂問題"，尤其是消除各種過程中的此問題，例如-鋼纜生產，其中鋼絲繩被用作鋼纜成形機中的股。 -生產鋼絲繩增強的彈性體物品，例如用於製造輪胎的橡膠帘布層，或者聚氨酯同步帶，或者橡膠輸送帶，或橡膠管，或其它任何相關產品。下面將對本發明進行詳細說明。根據本發明的第一個方面，本發明的連接包括一種已知的兩個鋼 絲繩端部的端到端的連接(獨立權利要求1 )。兩端處的絲是相等地終 止，例如利用纜繩剪將它們平齊地剪斷。兩端被連接到一起，從而形 成連接區。所有絲的端部都被固定在連接區中。連接區基本上將作用 在第一根鋼絲繩上的所有力和力矩都傳遞給了第二根鋼絲繩。本發明 的連接區別於現有的連接在於，連接區附近有固定區。固定區內，所有絲相對於彼此固定不動，即無論在徑向還是在縱向，絲都不能相 對於彼此移動。因此固定區內的絲沒有中斷。固定區的作用是隔離所有可能從連接區產生的絲成套現象。換句 話說由於固定區的絲不能相對於彼此移動，因此退繞時在限制物(例 如導引件或導引孔)處的絲上所產生的任何過長的積累都會在固定區 停止，並且該過長隨後被拉過限制物，而不會到達連接區。因此，就 不會有絲從連接區鬆脫的危險。通過上述說明本領域技術人員會清楚，術語連接區"附近"或"靠 近"連接區表示固定區和連接區之間的距離是多少。該距離應該比會 積累過長的距離短。從直覺角度來說，當鋼絲繩的捻距短時，很明顯 單位長度的鋼絲繩可積累越長的過長。這是因為，越短的捻距意味著 單位長度鋼絲繩具有更多的絲長度，因此當採用較短捻距時，通過限 制物的單位長度鋼絲繩的過長的積累就會越高。鋼絲繩的捻距指沿著 鋼絲繩上的這樣一個長度，其中一根絲繞鋼絲繩軸線完全繞一周。所 以，固定區和連接區之間的距離最好表示為鋼絲繩捻距的倍數。當然， 當上述距離低於鋼絲繩捻距的約50倍時，過長積累的危險較小。如果 這個距離低於鋼絲繩捻距的10倍時會更好。沒有理由固定區不能與連 接區相鄰，重要的是過長決不會到達連接區。實踐中，固定區和連接 區之間的距離可以從幾毫米到幾釐米，例如從lcm到10cm。固定區的長度原則上應該足夠長，從而當過長通過約束物時使離 散的絲附連在其它絲上。這取決於所採用的固定方式的類型(參見後 面的說明)。但是，固定區的長度也不應太長，因為在該區域中鋼絲繩會明顯變的更硬絲實際上不再能彼此獨立地作用。實踐中，可保持 固定區長度小於幾釐米的固定方式是存在的。優選地，本發明的連接到達約束物的順序是首先固定區通過約 束物，然後是連接區。如果可以知道這個方向， 一個固定區就足可以 阻止絲從連接區脫出(從屬權利要求2)。因此，在最終巻筒的巻繞和 連接的過程中，首先是完成連接區，之後是固定區，因為使用時該順 序是反的。但是，存在著再次巻繞巻筒的小風險，這當然就使連接區 和固定區的順序顛倒了。如果要完全消除這個小風險，較好地是在連 接區的兩側都設置固定區(從屬權利要求3)。這樣，這些固定區就位 於連接區的兩側。可以採用許多連接方法來在連接區將鋼絲繩的端部連接起來，迄 今為止最優選的方法是焊接(從屬權利要求4),例如前面部分所介紹 的。生產時採用小型的可攜式鋼絲繩焊接單元就可以輕鬆進行焊接， 不需要另外的材料，並且焊接相對很快。此外，焊縫可以錘鍛，以使 焊縫處的總直徑和鋼絲繩的直徑差不多。但是，該優選方式並不排除 其它的連接方式，例如將鋼絲繩端部相互粘結到一起。最不推薦的是 打結，因為這樣會在連接處產生無法接受的直徑增大。同樣，固定的方法也有許多種。重要的是，使絲相對於彼此固定 不動，並且使絲保持不中斷和不改變。在這方面而言，將絲熔合在一 起(例如用焊接單元加熱絲直至紅熱)不是優選的，因為這種方法將 固定區的鋼結構改變成更脆的馬氏體相。較好的方法是將絲粘結到一 起(從屬權利要求6)，因為這樣根本不會使金相結構改變，但是，粘 結劑的乾燥需要些時間，從而固定區的強度可以達到更高。到目前為 止，使絲固定不動的最優選的方法是將絲軟釺焊或硬釺焊(從屬權利 要求5)。這種固定非常堅固(因為熔化的焊料易浸溼鋼絲並完全滲透 鋼絲)，可快速完成，並且不會明顯改變鋼的金相結構。此外，還要求保護一種不論是何種狀態的包含該種連接的鋼絲繩 (在筒子架的巻筒上的、在機器的巻筒上的、嵌入橡膠中的或者任何 其它形式)(獨立權利要求7)。通過視覺觀察或磁方式或其它方式，可以很容易找到該連接。本發明的第二個方面涉及到進行該種連接的方法(獨立權利要求8)。該方法大體上包括兩個步驟首先在連接區連接鋼絲繩，然後使 鋼絲繩中的絲固定不動。第一個步驟是本技術領域已知並易懂的。在 兩端將絲齊平地剪切後，最好將它們相互焊接起來(雖然如前面所介 紹的那樣其它連接方法也一樣可行)。參考WO 03/100164，該步驟解 釋得很詳細(參見第3頁第20行到第4頁第25行)。本發明中的第二 步驟是，在連接區的附近把絲相互固定到一起。此外，第二步驟的應用可以是在連接區的一側(從屬權利要求9) 或者是在連接區的兩側(從屬權利要求10)。連接區可以包括焊縫(從 屬權利要求11)，或者可以採用任何其它本技術領域已知的方法實現。 使絲固定不動最好通過把它們硬釺焊或軟釺焊到一起來完成(從屬權 利要求12)，或者通過將它們粘結到一起來完成(從屬權利要求13)。


參照附圖將更詳細地說明本發明，其中 圖1所示是現有的連接以及與該種連接相關的絲斷裂問題。 圖2所示是本發明的連接，該圖解釋了本發明是如何解決斷裂問 題的。
具體實施方式
圖1所示是現有的用在開放鋼絲繩100上的連接，這種鋼絲繩包 括許多相互鬆散地捻在一起的絲102。當在兩個這種鋼絲繩的端部之 間形成焊縫104時，就會形成區域106，該區域中鋼的金屬結構從加 工硬化的珠光體結構(在絲中)轉變成脆性的馬氏體結構(焊縫處)。 如果把包含這種焊縫的鋼絲繩從孔110中拉過，當沿箭頭120的方向 拉鋼絲繩時，其中的一根絲，例如108，就可能堆積過長，從而導致 在孔110的前面留下孔眼109。當焊縫靠近孔時，由於孔眼109在焊 縫104和孔110之間被擠壓，該絲就會從焊縫脫出。由於更具脆性的馬氏體結構，該絲的端部將因此從焊縫中脫出。圖2所示是本發明的連接。鋼絲繩200和絲202基本上與圖1相 同，並且焊縫204和從加工硬化的珠光體鋼轉變成馬氏體鋼的過渡區 206也相同，不同之處在於固定區212，該區的絲通過焊料被粘合到了 一起，所述固定區內絲的冶金學結構基本上保持相同。當該種連接從 孔210拉過時，也可能產生孔眼209，但是由於絲被保持於固定區中， 因此這時絲208的過長會被迫使穿過孔210。這樣就不會產生絲從固 定區脫出的危險，因為絲並不在固定區終止；並且絲的冶金結構也基 本上沒有因釺焊發生改變。本發明的連接已經在Betru⑧1巻曲+6型的開放鋼絲繩上進行了大 量的試驗，這種鋼絲繩及其製造方法在EP0676500B1中進行了介紹， 它包括已經在單一平面中巻曲的一根直徑0.315mm的芯絲，尺寸為 0.30mm的六根絲按"S，，方向以捻距16mm搶在該芯絲周圍。因為巻 曲的中心絲趨向使包鞘絲剝離開，所以這種鋼絲繩顯示的是開放結構。 但是，由於這種開放結構，當在例如耐磨件或孔或甚至橡膠等約束物 中或上拉過進行壓延時，外圍的絲趨於稍稍形成套。當採用現有技術的焊縫時，由於在筒子架運轉時絲發生斷裂，因 此這些焊縫會產生問題。因此引入本發明的連接，其包括焊縫以及在 焊點兩側的兩段固定區。固定是通過採用FarnellCy的無鉛錫焊絲將 鋼絲繩的絲釺焊到一起而實現的。固定區長約1到1.5cm，並離焊縫 約10cm遠。焊料的施加過程是:通過電流局部加熱鋼絲繩，同時將焊 絲末端保持與鋼絲繩相接觸。 一旦焊料熔化(約230° C時)並且潤 溼鋼絲繩的絲時，就停止加熱，以便基本上不改變焊絲的冶金結構。 因為使用了本發明的連接和相關方法，在筒子架運轉時就不會再發生 絲斷裂了。
權利要求
1.一種兩個鋼絲繩端部的連接，所述鋼絲繩的端部包括平齊終止的絲(202)，所述連接包括一段用於將所述鋼絲繩的端部互相連接起來的連接區(214)，其特徵在於所述連接還包括用於使所述絲(202)相對於彼此固定不動的固定區(216)，所述固定區(216)靠近所述連接區(214)。
2. 根據權利要求1所述的連接，其中， 一個固定區(216)靠近 所述連接區(214)。
3. 根據權利要求1所述的連接，其中，兩個固定區(216)靠近 所述連接區(214)，並分別位於所述連接區的兩側。
4. 根據權利要求1到3之一所述的連接，其中，所述連接區包括 焊縫(204 )。
5. 根據權利要求1到4之一所述的連接，其中，在所述固定區(212 ) 中使所述絲(202)固定不動是通過將絲硬釺焊或軟釺焊(216)在一 起實現的。
6. 根據權利要求1到4之一所述的連接，其中，在所述固定區(212 ) 中使所述絲(202)固定不動是通過將所述絲粘合(216)在一起實現 的。
7. 包括根據權利要求1到6之一所述連接的鋼絲繩。
8. —種連接兩個鋼絲繩末端的方法，所述鋼絲繩包括絲，該方法 包括下面的步驟-在連接區(214)連接鋼絲繩的末端， -在連接區(214)附近使絲相對於彼此固定。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中，絲(202)在連接區(214) 的一側被固定。
10. 根據權利要求8所述的方法，其中，絲(202)在連接區(214) 的兩側被固定。
11. 根據權利要求8到IO之一所述的方法，其中，鋼絲繩末端被 相互焊接到一起。
12. 根據權利要求8到11之一所述的方法，其中，鋼絲繩的絲(202 ) 通過軟釺焊或硬釺焊被相對於彼此固定。
13. 根據權利要求8到ll之一所述的方法，其中，鋼絲繩的絲通 過粘接的方式被相對於彼此固定。
全文摘要
本發明介紹了一種將鋼絲繩的末端相互連接起來的連接，該連接解決了在操作鋼絲繩時絲在連接處斷裂的問題。在本發明的連接中，連接區的前面或後面有固定區，固定區使絲相對於彼此固定不動。同時本發明還介紹了一種實現上述連接的方法。該種連接和方法對於連接開放式的鋼絲繩極其有效。
文檔編號B65H69/00GK101242999SQ200680030205
公開日2008年8月13日 申請日期2006年7月18日 優先權日2005年8月19日
發明者F·厄茲梅爾齊, J·克羅伊斯, J·維恩克 申請人:貝卡爾特股份有限公司