와이어 로프 알루미늄 슬리브: 스웨이지 강도, 크기 조정 및 고장 모드

알루미늄 슬리브는 단순한 핀치 포인트가 아닌 냉간 용접 기계적 결합을 생성합니다.

A 와이어 로프 알루미늄 슬리브 스웨이지 슬리브 또는 페럴로 알려진 는 와이어 로프의 끝을 눈이나 스플라이스에 영구적으로 고정하는 종단 장치 역할을 합니다. 올바른 스웨이징 도구를 사용하여 압축하면 연성 알루미늄 소재가 개별 와이어 가닥 주위에서 소성 변형되어 그 사이의 골로 흘러 들어가 와이어를 생성합니다. 로프 단면의 모든 스트랜드에 인장 하중을 고르게 분산시키는 냉간 성형 기계적 인터록 . 타원형 알루미늄 슬리브를 사용하여 아연 도금 또는 스테인레스 스틸 와이어 로프에 올바르게 스웨이징된 슬리브는 다음과 같은 고정 강도를 달성합니다. 와이어로프 최소파단강도의 85~90% 슬리브 길이, 스웨이지 전 내경, 스웨이지 후 압축 사양을 모두 충족한 경우. 사용되는 알루미늄 합금(일반적으로 단조 형태의 5052 또는 6061 또는 주조 형태의 A380)은 압축 중 연성, 와이어 로프 재료와의 부식 호환성 및 자유롭게 당기려고 하는 로드된 로프 가닥에 의해 가해지는 후프 응력에 저항하기 위해 슬리브의 스웨이지 후 강도를 증가시키는 가공 경화 거동의 조합을 위해 선택됩니다.

타원형 슬리브 및 스톱 슬리브: 다양한 기능을 위한 두 가지 구성 요소

와이어 로프 알루미늄 슬리브라는 용어는 자주 혼동되는 기능적으로 구별되는 두 가지 하드웨어 유형을 포함합니다. 안 플랑드르 아이 슬리브라고도 불리는 타원형 슬리브는 와이어 로프 루프의 양쪽 다리를 수용하는 두 개의 평행한 내부 보어가 있는 길쭉한 타원형 프로파일을 가지고 있습니다. . 이는 폭에 걸쳐 스웨이징되어 두 보어를 동시에 압축하며 와이어 로프 끝에 영구 아이를 생성하기 위한 기본 하중 지지 종단입니다. 이와 대조적으로 스톱 슬리브는 단일 관통 구멍이 있는 짧은 원통형 알루미늄 튜브로 단일 와이어 로프 다리에 직접 스웨이징되어 기계적 스톱을 생성합니다. 예를 들어 와이어 로프가 풀리 블록을 당기는 것을 방지하는 리테이너 또는 타원형 슬리브를 통과한 후 와이어 로프의 꼬리를 고정하는 스톱과 같습니다. 두 가지를 혼동하고 하중 지지 종단에 타원형 슬리브가 필요한 곳에 스톱 슬리브를 사용하면 연결이 실패하게 됩니다. 로프 절단 강도의 40% 미만 스톱 슬리브가 한쪽 다리에만 맞물리고 이중 보어 타원형 디자인의 균형 잡힌 하중 분배가 부족하기 때문입니다.

크기 조정 프로토콜 및 불일치의 결과

알루미늄 슬리브는 공차 범위가 매우 좁은 특정 와이어 로프 직경에 맞게 크기가 조정됩니다. 슬리브 보어의 스웨이지 전 내경은 다음과 같아야 합니다. 공칭 로프 직경보다 0.2~0.5mm 더 큽니다. 압축 중에 알루미늄이 채워야 하는 빈 공간을 최소화하면서 로프가 끼임 없이 통과할 수 있도록 합니다. 너무 큰 슬리브는 로프 가닥에 충분히 압축되지 않습니다. 알루미늄은 연선 간극으로 완전히 흘러 들어가기 전에 압축 한계에 도달하여 응력 집중 지점 역할을 하는 내부 공극을 남기고 유지 강도를 최대 30%까지 감소시킵니다. 너무 작은 크기의 슬리브는 스트랜드 손상 없이 로프에 끼울 수 없으며, 강제로 적용하면 개별 외부 와이어가 변위되고 꼬여 종단이 가장 큰 응력을 가하는 정확한 지점에서 단면이 약해집니다. 제조업체가 게시한 슬리브 크기 차트는 각 로프 직경을 특정 슬리브 부품 번호와 일치시키며 크기는 로프 구성에 따라 다릅니다. 동일한 공칭 직경의 6x19 섬유 코어 로프와 7x19 독립 와이어 로프 코어 로프는 서로 다른 스트랜드 패킹 형상으로 인해 실제 외부 직경이 약간 다르기 때문에 다른 슬리브 사양이 필요할 수 있습니다.

스웨이지 전 검사 및 테일 길이 규칙

압축 전, 슬리브에서 튀어나온 와이어 로프 테일은 스웨이징 중에 로프가 미끄러지지 않았음을 시각적으로 확인할 수 있을 만큼 길어야 합니다. 표준 규칙은 최소 테일 길이는 타원형 슬리브의 경우 하나의 슬리브 길이, 스톱 슬리브의 경우 두 개의 로프 직경과 동일합니다. . 스웨이징 후 테일이 슬리브 안으로 들어간 경우 압축 중에 로프가 미끄러지므로 끝부분을 잘라내고 다시 만들어야 합니다. 꼬리는 또한 2차 안전 조치를 위한 재료를 제공합니다. 중요한 리프팅 응용 분야에서는 꼬리에 와이어가 함께 제공되거나 백업 리테이너로 추가 스톱 슬리브가 장착되는 경우가 많습니다.

스웨이징 도구 요구 사항 및 수공구와 유압식 결정

와이어 로프 알루미늄 슬리브를 압축하려면 지정된 스웨이지 후 치수에 제어된 평행 측면 압축을 적용하는 스웨이징 도구가 필요합니다. 철물점의 볼트 절단기나 망치와 펀치로는 안전한 형철을 생산할 수 없습니다. 직경이 최대 5mm인 와이어 로프의 타원형 슬리브에 허용되는 최소 도구는 다음과 같습니다. 올바른 압축 후 프로파일로 가공된 강화 강철 조가 있는 수동 스웨이징 도구 . 이 도구는 손의 힘을 조 페이스의 몇 톤의 압축 압력으로 증폭시키는 복합 지렛대 설계입니다. 로프 직경이 5mm를 넘는 경우, 알루미늄 슬리브를 로프 구조에 완전히 압축하는 데 필요한 8~15톤의 일정한 힘을 생성하려면 교체 가능한 다이가 있는 유압식 스웨이징 프레스가 필요합니다. 모든 스웨이징 도구의 중요한 품질 지표는 반복 가능한 스웨이지 후 치수(일반적으로 압축된 슬리브의 가장 넓은 지점에서 게이지 측정으로 지정됨)를 생성하는 능력이며, 조가 마모되거나 튀어나오거나 슬리브 크기와 일치하지 않는 도구는 시각적으로는 허용 가능한 것처럼 보이지만 정격 하중 미만에서는 작동하지 않는 압축 부족 슬리브를 생성합니다.

Go/No-Go 게이지 및 스웨이지 검증

압축 후 스웨이지 슬리브는 슬리브 제조업체에서 제공하거나 제조업체의 데이터 시트에 지정된 go/no-go 게이지를 사용하여 점검해야 합니다. 게이지는 다음을 확인합니다. 슬리브의 압축된 폭은 허용 가능한 범위 내에 속합니다. 일반적으로 공칭 스웨이지 후 치수에서 +0.2mm 및 -0.1mm입니다. . 게이지에서 초과 크기를 측정하는 슬리브는 압축이 덜 되어 완전한 고정 강도를 발휘하지 못합니다. 언더사이즈를 측정하는 슬리브가 과도하게 압축되어 알루미늄이 깨지거나 내부 와이어 로프 가닥이 부서져 파손 시작점이 발생할 수 있습니다. 리프팅, 리깅 또는 안전이 중요한 응용 분야에서는 게이지 점검이 선택 사항이 아닙니다. 스웨이지가 올바르게 수행되었는지에 대한 유일한 객관적인 검증입니다.

리프팅 애플리케이션을 위한 이중 슬리브 표준

ASME B30.9 및 EN 13411-3을 포함한 와이어 로프 슬링 및 리프팅 어셈블리에 대한 산업 표준에서는 알루미늄 타원형 슬리브로 마감된 플랑드르 아이 스플라이스 사용을 요구합니다. 최대 6mm 직경의 와이어 로프용 슬리브 최소 1개, 직경 6~12mm용 슬리브 2개, 직경 12mm 초과용 슬리브 3개 . 소매는 꼬리를 따라 균일한 간격으로 배치되어 있으며, 첫 번째 소매는 실제적으로 눈 목에 가깝게 배치되고 그 다음 소매는 대략 소매 길이만큼 간격을 두고 배치됩니다. 다중 슬리브 요구 사항은 그 자체를 위한 중복이 아닙니다. 이는 단일 슬리브가 전체 인장 하중을 한 지점에 집중시키고 해당 슬리브가 제조 결함, 부식 또는 사양을 벗어난 스웨이지로 인해 손상되면 경고 없이 전체 종단이 실패한다는 사실을 다루고 있습니다. 다중 슬리브는 하중을 분산시키고 점진적인 고장 표시를 제공합니다. 첫 번째 슬리브가 미끄러지기 시작하면 하중이 두 번째 슬리브로 전달되고 첫 번째 슬리브의 꼬리 돌출부가 눈에 띄게 변경되어 일상적인 검사 중에 검사관에게 고장이 발생했음을 알립니다.

부식 고려 사항 및 알루미늄-강 갈바닉 호환성

강철 와이어 로프와 접촉하는 알루미늄 슬리브는 빗물, 염수 분무 또는 산업 대기 습기와 같은 전해질이 있을 때 갈바닉 커플을 생성합니다. 알루미늄은 갈바니 시리즈의 강철에 양극 처리되어 있습니다. 알루미늄 슬리브는 강철 와이어 로프를 보호하기 위해 우선적으로 부식됩니다. . 건조한 실내 응용 분야에서는 이 갈바닉 효과는 무시할 수 있으며 슬리브는 로프보다 오래갑니다. 해양 환경, 해안 옥외 설치물 또는 화학 처리 시설에서는 갈바닉 부식 속도가 급격하게 가속화됩니다. 이러한 환경에 대한 완화에는 최소한의 양극 처리된 알루미늄 슬리브 선택이 포함됩니다. 강철과 알루미늄을 전기적으로 절연하는 15미크론 양극산화층 , 사용하기 전에 스웨이지 어셈블리에 아연이 풍부한 프라이머를 도포하고, 터미네이션 강도가 손상되기 전에 슬리브 벽이 얇아지는 것을 감지하기 위해 검사 간격을 줄입니다. 304 또는 316 등급으로 제공되는 스테인리스강 슬리브는 스테인리스강 와이어 로프와 함께 사용할 때 갈바니 부식 문제를 완전히 제거하지만, 알루미늄에 비해 스테인리스강의 더 큰 항복 강도로 인해 더 높은 스웨이징 힘이 필요합니다.

일반적인 오류 모드 및 필드 식별

와이어 로프 알루미늄 슬리브 종단은 각각 눈에 보이는 표시기가 있는 제한된 수의 예측 가능한 메커니즘을 통해 실패합니다. 가장 흔한 실패는 로프 풀아웃(rope pull-out), 와이어 로프가 하중을 받고 압축된 슬리브를 통해 미끄러져 들어가 이제 분리된 꼬리에 슬리브가 제자리에 남게 됩니다. . 이는 압축이 부족하거나 슬리브 크기가 잘못되었거나 알루미늄이 와이어를 잡는 것을 방해하는 오염된 로프 표면을 나타냅니다. 두 번째 모드는 슬리브 파손으로, 일반적으로 알루미늄의 연성 한계를 초과하는 과도한 압축으로 인해 알루미늄이 압축 축을 따라 세로 방향으로 균열이 발생합니다. 세 번째는 단단한 슬리브 부분과 유연한 프리 로프 사이의 급격한 전이로 인해 슬리브 출구 지점에서 와이어 로프의 피로 파손으로 굽힘 응력 집중이 발생합니다. 이 실패 모드는 눈에 골무를 사용하여 완화됩니다. 이는 제어된 굽힘 반경을 제공하고 슬리브-로프 인터페이스에서 주기적 굽힘 응력을 줄입니다. 네 번째 모드는 부식으로 인한 슬리브 벽 얇아짐입니다. 여기서 알루미늄 슬리브는 나머지 벽이 더 이상 하중을 받는 로프의 방사형 팽창을 포함할 수 없어 슬리브 분할로 이어질 때까지 단면적을 잃습니다. 이러한 각 고장 모드는 유능한 검사를 통해 치명적인 고장이 발생하기 전에 식별할 수 있는 진단 증거를 남깁니다.

스테인레스 스틸 와이어 로프 및 알루미늄 슬리브용 특수 케이스

스테인레스 스틸 와이어 로프에 알루미늄 슬리브를 사용하는 경우 아연 도금 로프에 대한 것 이상의 특별한 고려 사항이 적용됩니다. 스테인레스 스틸 와이어 로프에는 아연 도금 로프보다 표면 마감이 더 매끄럽고 마찰 계수가 낮습니다. 이는 알루미늄 슬리브가 유지력의 감소된 마찰 성분을 보상하기 위해 스트랜드 기하학적 구조에 더 깊은 기계적 인터록을 달성해야 함을 의미합니다. 이는 동일한 직경의 아연 도금 로프보다 스테인레스 로프의 스웨이지 후 치수를 약간 더 작게 지정하여 압축 비율을 효과적으로 증가시켜 알루미늄을 스트랜드 밸리에 더 깊이 삽입함으로써 달성됩니다. 또한 알루미늄과 스테인리스강 사이의 갈바니 전위는 다음과 같습니다. 알루미늄과 탄소강 사이의 0.3V에 비해 바닷물에서는 약 0.5V입니다. 이는 해양 환경에서 스테인리스 로프의 알루미늄 슬리브가 아연 도금 로프의 동일한 슬리브보다 훨씬 더 빨리 부식된다는 것을 의미합니다. 아연 프라이머 전략을 사용한 양극 산화 슬리브는 실외 또는 해양 서비스의 스테인리스-알루미늄 조합에 대해 선택 사항이 아닌 필수 사항이 되었습니다.

대체 슬리브 재료와 구리 및 아연 옵션

알루미늄은 와이어 로프 종단에 사용할 수 있는 유일한 슬리브 재료가 아니며 특정 응용 분야에서는 대체 재료의 이점을 누릴 수 있습니다. C12200 인 탈산 구리로 지정된 구리 슬리브는 구리가 충격을 받거나 마모될 때 스파크를 생성하지 않기 때문에 광산 및 폭발성 환경에서 사용되는 와이어 로프의 표준입니다. . 구리 슬리브는 구리의 항복 강도가 더 높기 때문에 동일한 크기의 알루미늄 슬리브보다 약 15% 더 많은 압축력이 필요하며, 올바르게 스웨이징하면 알루미늄과 비슷한 유지 강도의 종단을 생성합니다. 고순도 아연 합금으로 생산된 아연 슬리브는 아연이 기계적 종단 역할과 와이어 로프를 부식으로부터 보호하는 희생 양극 역할을 하는 수중 및 수중 응용 분야에 사용됩니다. 아연 슬리브는 시간이 지남에 따라 의도적으로 소모되며 벽 두께는 설치 설계 수명 동안 기계적 종단이 기능을 유지하도록 보장하는 부식 허용치로 지정됩니다. 앞서 언급한 바와 같이 스테인리스강 슬리브는 부식성 환경의 스테인리스 로프 조립품과 슬리브 부식으로 인한 산화알루미늄 먼지가 허용되지 않는 식품 등급, 제약 및 클린룸 장비용으로 선택됩니다.

슬리브와 로프를 모두 보호하는 골무의 역할

골무는 슬리브를 스웨이징하기 전에 와이어 로프 종단의 눈 내부에 배치되는 홈이 있는 금속 또는 플라스틱 인서트입니다. 그 기능은 다음과 같습니다 눈의 내부 곡선에서 제어된 굽힘 반경을 유지하고 눈이 부착된 베어링 표면에 의해 와이어 로프가 평평하게 뭉개지는 것을 방지합니다. . 알루미늄 슬리브 종단의 경우 골무는 추가적인 중요한 기능을 수행합니다. 이는 눈 목에 있는 로프 가닥이 하중을 받을 때 꼬이는 것을 방지합니다. 이로 인해 슬리브 바로 옆에 응력 집중이 발생하고 조기 와이어 피로 파손으로 이어질 수 있습니다. 주어진 로프 직경에 대한 표준 골무는 다음을 제공합니다. 최소 굽힘 반경은 로프 직경의 2.5~3배 눈 목에. 골무(소프트 아이라고 불리는 구성)가 없으면 로프는 부착 핀이나 샤클에 의해 부과된 훨씬 더 좁은 반경 주위로 구부러지며, 구부러진 부분 내부의 와이어는 첫 번째 로드 사이클에서 탄성 한계를 초과하여 압축되어 가장 높은 응력을 받는 지점에서 로프를 영구적으로 손상시킵니다. 알루미늄 슬리브 종단 처리된 소프트 아이는 로프가 작업 부하 한계에 절대 접근하지 않고 피로도를 고려하지 않는 중요하지 않은 정적 응용 분야에만 허용됩니다.