[发明专利]钢丝绳端部的连接

说明书

技术领域

本发明涉及到两段钢丝绳之间的连接，以获得可进一步进行处理而不会产生问题的单一的一段钢丝绳。本发明也延及实现这种连接的方法。

背景技术

为了减少使用钢丝绳时高代价安装的停工时间，钢丝绳的使用者要求钢丝绳在卷筒上越来越长的长度。

例如，被用于增强轮胎带束层或胎体的钢丝绳从有时包含有数百个卷筒的筒子架上退绕。这些钢丝绳互相平行地在橡胶中被压延，从而形成钢丝绳增强帘布，以用于进一步加工成轮胎。用满的卷筒替换空卷筒是艰苦的工作，人们一直寻求将该工作简化。通过使用包含更长钢丝绳的更大卷筒来简化该工作，但是，钢丝绳的制造者无法总是按照要求交付无中断的完整长度的每个卷筒，因为丝的长度并不总是最终筒子架长度的倍数。另外，在制造钢丝绳时，随机的断裂会偶尔使过程中断。断裂是由于钢丝中的缺陷造成的，例如，由于原材料中已有的不能变形的夹杂物。因此，不完整的长度被相互连接起来，并且以所需的长度重新卷绕。尽管这样的相互连接极少的，但它必须能够经受压延过程而不产生问题，因为在一个卷筒上的这种单个连接的失效可能导致整个筒子架的停止，从而导致生产时间损失和废料产生。

钢丝绳必须被无中断地处理的另一个例子是当这些钢丝绳被用作钢缆的股时。在最后的并股步骤时，这样的股以高速从制缆机的卷筒上退绕。股按照一种有时很复杂的路径通过制缆机，同时被张紧、扭捻和弯曲。同样，连接的失效将导致制缆机完全停止，并导致不可弥补的缆绳中断。

该技术领域有各种不同的方法将钢丝绳连接起来：

-一种方法是将金属箍胀套在端对端的钢丝绳两端。这种金属箍可以用易变形的金属制作，例如铜或铝合金。这种连接的缺点在于：它基本上比钢丝绳本身要粗。退绕后，钢丝绳在许多轮子上被引导，并在耐磨件上引导和引导穿过孔。金属箍容易被这些导向件卡住并断裂。并且这种连接更费劲。

-胀箍方法的替代是使用聚合物的套管，这种套管可以被粘合或热缩在钢丝绳的端部上。尽管这种连接更灵活，但是直径问题仍然存在，此外，该连接仅仅是边界线上的强度足够承受操作过程中产生的张力。

-迄今为止用于钢丝绳的最佳连接方式是焊接，例如在WO03/100164中描述的。通过在对焊到一起之前局部缩短每个钢丝绳端部的捻距，可获得好的焊接效果。焊接时，形成了熔融钢水滴，所有丝熔合在其中。优选地，焊接工艺后是对焊区的退火处理。虽然包含焊缝的钢丝绳强度明显低于无焊缝钢丝绳的强度(通常焊缝处会损失钢丝绳强度的50％到60％)，但这并不是对钢丝绳后续处理中的直接问题。焊缝的直径可以通过锤锻进行控制，标准是焊缝处的直径必须不超过钢丝绳直径的1.10倍。

然而，焊接方法有一个主要的缺点。钢丝绳是由捻在一起的钢丝制成的。钢丝是冷拔而成的，并且由于这种应变硬化过程，金属丝的拉伸强度(每单位面积的破裂载荷)得到了很大的提高。这种提高来源于已经改变的拉长的珠光体晶粒的冶金结构，其中位错得到了重新排列，从而阻止了晶面在彼此之上滑移。通过焊接，这种结构被局部扰乱，并且在焊缝处形成退火后的马氏体结构。虽然这种结构具高强度，但是它的脆性也更高。另外，在退火的马氏体和冷拔的珠光体之间有过渡区，该区域的丝在弯曲时易于断裂。因此，在操作钢丝绳时，焊缝不会屈服，而是紧邻焊缝处的丝开裂。虽然这种丝断裂不会导致钢丝绳断裂，但是松动的丝端部会从钢丝绳上松开，并且会被剥离，从而导致过程完全停止。

这种“丝断裂问题”发生在所有种类的钢丝绳中，但是当被称为“开放钢丝绳”的钢丝绳焊接时这种问题尤其严重。这种开放钢丝绳包括以一种或另一种方法(例如美国专利4258543介绍的螺旋预成型法，按照WO95/16816的多边形预成形法，或依据EP 1036235 B1的倍卷曲法)预成形的丝。由于预成形，丝可以相对于彼此移动，因为它们不总是互相接触。当这种钢丝绳被拉过狭窄配合的孔，或者在封装到橡胶里时被挤压，一些丝可能相对于其它丝积累过长。这样的丝明显与其它的丝分离，并且随着钢丝绳的逐渐形成，这样的丝就形成了围绕钢丝绳旋转的孔眼。不久，一根丝上的过长就会消失，随后在另一根丝上形成孔眼。在本技术领域，该现象被称为“成套”(sleeving)。这种成套现象从其自身相对来说是无害的，并且对于开放钢丝绳结构来说是固有的。但是，当在焊缝处发生成套现象时，随着过长部分被拉到所有丝熔合到一起的焊缝处，成套现象就成为了极大危害。该丝不能再移动，且在限制孔和焊缝之间开裂。该丝被剥离并形成丝嵌套(wire nest)。如果过程停止得足够及时，就能控制损坏，如果不及时，钢丝绳就会断裂并纠缠，从而导致筒子架完全一团糟。