BRPI0614846A2 - conexão de extremidades de corda de aço - Google Patents

Abstract

CONEXãO DE EXTREMIDADES DE CORDA DE AçO. A presente invenção refere-se a uma conexão para conectar as extremidades de corda de aço uma à outra. A conexão resolve o problema dos filamentos que rompem para fora da conexão durante a manipulação da corda. Na conexão inventiva é introduzida uma seção de fixação antes ou depois da seção de junção. A seção de fixação imobiliza os filamentos relativamente um ao outro. O método para fazer uma tal conexão é também descrito. A conexão e o método resultam ser extremamente úteis para conectar cordas de aço do tipo aberto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONEXÃODE EXTREMIDADES DE CORDA DE AÇO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a uma conexão entre dois com-primentos de corda de aço de forma a obter um único comprimento que po-de ser processado adicionalmente sem problema. A invenção estende-setambém a um método para fazer uma tal conexão.

Antecedentes da Invenção

Usuários de cordas de aço requisitam comprimentos mais Ion-gos e mais longos nos carretéis no sentido de reduzir o tempo parado dasinstalações dispendiosas usando tais cordas.

Por exemplo, a corda de aço que é usada para reforçar a bandaou carcaça de um pneu é desenrolada de uma estrutura de suporte de carre-téis contendo, algumas vezes, centenas de carretéis. Estas cordas são ca-Iandradas paralelamente uma à outra na borracha assim formando uma ca-mada de lona reforçada de corda de aço para processamento adicional emum pneu. A reposição dos carretéis vazios com cheios é uma tarefa laborio-sa que se procura minimizar. Isto é conseguido usando carretéis maiorescontendo comprimentos maiores de corda. No entanto, fabricantes de cordasnão podem sempre enviar cada carretei no comprimento pleno requeridosem nenhuma interrupção devido a que os comprimentos dos filamentos nãosão sempre múltiplos do comprimento final do creel. Adicionalmente, na fa-bricação da corda de aço rompimentos aleatórios podem ocasionalmenteinterromper o processo. Rompimentos são devidos a imperfeições nos fila-mentos de aço atribuíveis, por exemplo a inclusões não deformáveis já pre-sentes na matéria-prima bruta. Portanto, comprimentos incompletos são in-terconectados e reenrolados no comprimento requerido. Embora tal interco-nexão seja extremamente rara, ela deve ser capaz de suportar o processode calandragem livre de problema, devido a que a falha de uma tal conexãoem um carretei pode levar à parada de toda a estrutura de suporte de carre-téis resultando em perda de tempo de produção e material refugado.

Outro exemplo onde cordas de aço devem processar sem inter-rupção é quando as cordas de aço são usadas como cordões em um cabode aço. Durante a etapa de fechamento final, tais cordões são desenroladosa alta velocidade dos carretéis em uma máquina de cabeamento. Os cor-dões seguem um caminho muitas vezes complicado através da máquina,enquanto sendo tencionados, torcidos e curvados. Novamente, a falha daconexão levará à completa parada da máquina e a uma interrupção de caboirreparável.

Existem diferentes métodos conhecidos na técnica para conectarcordas de aço juntas:

- Uma maneira é comprimir virola sobre ambas as extremidadesseguras extremidade- a- extremidade. Tal virola pode ser feita de um metalfacilmente deformável semelhante a cobre ou uma liga de alumínio. A des-vantagem desta conexão é que ela é substancialmente mais espessa do quea própria corda. A corda de aço é guiada sobre muitas rodas, sobre peçasde desgaste e através de furos depois de ser desenrolada. A virola é facil-mente colhida por estas peças de guia e rompe. Também a conexão é muitorígida.

- Uma alternativa ao método de comprimir é o de usar uma luvapolimérica. Esta luva pode ser colada ou encolhida por calor sobre as extre-midades de corda. Embora esta conexão seja mais flexível, permanece oproblema de diâmetro. Adicionalmente a conexão é suficientemente fortesomente na borda para suportar as forças de tração ocorrendo durante oprocesso.

- De longe a conexão mais preferida para uma corda de aço éuma solda tal como descrita na WO 03/100164. Uma boa solda é feita encur-tando localmente o comprimento do trançado em cada extremidade de cordaantes de soldá-las a topo juntas. Durante a soldagem forma-se uma bolha deaço fundido na qual todos os filamentos coalescem. Preferencialmente oprocesso de soldagem é seguido por um recozimento térmico da área desoldagem. Embora a resistência da corda contendo a solda seja significati-vamente inferior à resistência da corda livre de solda (usualmente perde-se 50 a 60% da resistência da corda na soldagem) isto não é um problema i-mediato para processar a corda adicionalmente. O diâmetro da solda podeser controlado por martelagem. A norma é que o diâmetro na solda não deveser maior do que 1.10 vezes o diâmetro da corda.

No entanto, uma desvantagem importante ao método de solda-gem permanece. As cordas de aço são feitas de filamentos de aço que sãotorcidos em conjunto. Os filamentos de aço são estirados a frio e devido aeste processo de endurecimento de deformação a sua resistência à tração(carga de rompimento por unidade de área) é grandemente aumentada. Esteaumento encontra a sua origem na estrutura metalúrgica mudada dos grãosde perlita alongados em que os deslocamentos são rearranjados de forma aprevenir planos çristalográficos de deslizar um sobre o outro. Fazendo umasolda, esta estrutura é localmente perturbada e uma estrutura martensíticade recozimento é formada na solda. Embora uma tal estrutura seja forte elaé mais quebradiça. Adicionalmente existe uma região de transição entremartensita recozida e perlita estirada a frio onde os filamentos tendem aromper facilmente no curvamento. Portanto durante a manipulação da corda,não é a solda que dá problema, mas existem filamentos que fraturam muitopróximo à solda. Embora um tal rompimento de filamento possa não levar aum rompimento da corda, a extremidade do filamento perdido desenredaráda corda e pode ser dilacerado levando a uma parada completa do processo.

Este "problema de rompimento de filamento" ocorre com todosos tipos de cordas de aço mas é particularmente severo quando as assimchamadas "cordas abertas" são soldadas. Tais cordas abertas compreen-dem filamentos que são pré-modelados de uma ou outra maneira (por e-xemplo pré-modelado helicoidalmente como descrito na US 4258543, pré-modelado poligonalmente como pela WO 95/16816 ou duplamente corruga-do de acordo com a EP 1036235 B1). Devido à premodelagem os filamentospodem se mover relativamente um ao outro já que eles não estão sempreem contato um com o outro. Quando agora uma tal corda é levada a um furode ajustagem estreita ou é espremida enquanto sendo encapsulada na bor-racha, alguns filamentos podem acumular um sobrecomprimento em relaçãoaos outros filamentos. Um tal filamento visivelmente se separa dos outrosfilamentos e mostra como um ilhós girando em volta da corda enquanto acorda evolui. Depois de um certo tempo o sobre comprimento em um fila-mento pode desaparecer seguido pela formação de um ilhós em outro fila-mento. Este fenômeno é conhecido na técnica como "sleeving" . Um tal sle-eving por si mesmo é relativamente inofensivo e é intrínseco à estrutura decorda aberta. No entanto, quando ocorre o Sleeving em uma solda, ele setorna catastrófico já que o sobrecomprimento é puxado para a solda ondetodos os filamentos estão fundidos em conjunto. O filamento não pode maisse mover e fratura entre o furo de restrição e a solda. O filamento é dilacera-do e forma um ninho de fio. Se o processo é parado, suficientemente cedo odano pode ser contido. Se não, a corda romperá e enredando cordas levan-do a uma completa desordem de creel.

Antes da invenção proposta, não foi possível suprir cordas aber-tas que continham soldas. Embora a maioria das soldas passaram sem darproblemas de "rompimento de filamento", a taxa de sobrevivência nunca foisuficientemente alta para permitir um processo estável e econômico. Com aconexão inventiva, o "problema de rompimento de filamento" é um problemado passado.

Sumário da Invenção

É um primeiro objetivo da invenção prover uma conexão entrecordas de aço que acaba com os problemas com as conexões conhecidas.Mais especificamente, o objetivo da invenção é eliminar o "problema derompimento de filamento". Mais em particular o objetivo é eliminar este pro-blema em vários processos tais como:

- a produção de cabos de aço onde a corda de aço é usada co-mo um cordão em uma máquina de formar cabos

- a produção de artigos elastoméricos reforçados com cordas deaço tais como lonas para fazer pneus, uma cinta de regulação de tempo depoliuretano, ou uma correia transportadora de borracha, ou mangueira deborracha ou qualquer artigo relacionado.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, a conexãoinventiva compreende uma conhecida conexão extremidade - a - extremida-de de duas extremidades de corda de aço (reivindicação independente 1).

Os filamentos em ambas as extremidades são terminados igualmente, porexemplo, cortando-os nivelados com tesouras de cabo. Ambas as extremi-dades são juntadas e conjunto formando assim uma seção de junção. Todasas extremidades de filamento são fixadas nesta seção de junção. A seção dejunção basicamente transfere todas as forças e momentos atuando na pri-meira corda de aço para a segunda corda de aço. A conexão inventiva dis-crimina a si mesma de conexões conhecidas em que na vizinhança da seçãojuntada, umas seção de fixação esta presente. Nesta seção de fixação, to-dos os filamentos estão imobilizados um em relação ao outro, isto é, elesnão podem se mover radialmente nem longitudinalmente um em relação aooutro. Não existe interrupção do filamento na seção de fixação.

A função da seção de fixação é isolar qualquer "sleeving" de fi-lamentos. Em outras palavras: devido ao fato de que os filamentos não po-dem mover-se relativamente um ao outro na seção de fixação, qualquer a -cumulação de sobre comprimento ocorrendo sobre um filamento em um res-trito r tal como uma peça guia ou furo durante o desenrolamento irá parar naseção de fixação e o sobre comprimento será subseqüentemente puxadoatravés do restritor sem atingir a seção de junção. Portanto, não existe maiso risco de que um filamento se tornar perdido da seção de junção.

Da explanação acima ficará claro a uma pessoa versada na téc-nica que a distância entre a seção de fixação e a seção de junção significaos termos "na vizinhança de" ou próximo à" a seção de junção. A distânciadeve ser menor do que a distância em que um sobrecomprimento pode de-senvolver-se. Intuitivamente é claro que mais sobrecomprimento pode de-senvolver-se por unidade de comprimento da corda quando o comprimentoda trançado da corda de aço é curta. Isto é porque o comprimento de tran-çado menor implica mais comprimento de filamento por unidade de compri-mento de corda, e portanto a acumulação de sobre comprimento será maiorpor unidade de comprimento da corda que passa o restritor quando são usa-dos comprimento de trançado menores. Com o comprimento de trançado dacorda de aço significa que aquele comprimento ao longo da corda em queum filamento completa uma volta em torno do eixo da corda. A distância en-tre as seções de fixação e de junção é portanto melhor expressa em múlti-plos do comprimento de trançado da corda. Certamente quando esta distán-cia é abaixo de cerca de 50 vezes o comprimento de trançado da corda deaço, o risco para acumulação de sobre comprimento é menor. Mesmo me-lhor é se a distância é abaixo de 10 vezes o comprimento de trançado dacorda de aço. Não existe razão para que a seção de fixação não possa seradjunta à seção de junção. O importante é que o sobrecomprimento nuncaatinja a seção de junção. Na prática, distâncias entre a seção de fixação e aseção de junção torna-se a ser desde uns poucos milímetros a uns poucoscentímetros: por exemplo, de 1 a 10 cm.

O comprimento da seção de fixação deve em princípio ser sufi-cientemente longo de forma a manter o filamento vagueando fixado a outrosfilamentos enquanto o sobrecomprimento passa o restritor. Isto dependerádo tipo de meios de fixação usado (vide adicionalmente). No entanto, o com-primento da seção de fixação não deve ser tão longa já que nesta seção acorda se torna notadamente mais rígida: na verdade os filamentos não po-dem mais atuarem independentemente um do outro. Na prática existemmeios de fixação que podem manter este comprimento de fixação abaixo deum par de centímetros.

De preferência a ordem na qual a nova conexão atinge o restritoré tal que primeiro a seção de fixação passa o restritor e então a seção dejunção. Se esta direção pode ser conhecida, uma seção de fixação é sufici-ente para prevenir filamentos de se romperem para fora da seção de junção(reivindicação dependente 2). Assim, durante o enrolamento e junção doúltimo carretei, primeiro a seção de junção será feita, seguida pela seção defixação porque durante o uso a ordem será invertida. No entanto existe umpequeno risco de que carretéis sejam novamente rebobinados e isto, é claro,reverte a ordem de ambas as seções. Se é quisto eliminar este risco menorcompletamente, é melhor colocar uma seção de fixação em ambos os ladosda seção de junção (reivindicação dependente 3). Estas seções de fixaçãoestão então situadas em ambos os lados da seção de junção.

Um grande número de métodos de junção podem ser usadospara juntar as extremidades de corda de aço na seção de junção. De longe omais preferido é a sola (reivindicação dependente 4), tal como descrito naseção anterior ela pode ser feita facilmente na produção com uma pequenaunidade de soldagem portátil, não se necessita de materiais adicionais, epode ser feita relativamente rápido. Ainda mais, a solda pode ser marteladade forma que seu diâmetro global seja aproximadamente o diâmetro da cor-da. Esta preferência no entanto não exclui outros meios para fazer a junta,tais como colando as extremidades uma à outra. O uso de nó é menos pre-ferido devido a que dá um aumento de diâmetro inaceitável na junta.

Da mesma forma existe um grande numero de métodos de fixa-ção. O importante é que eles imobilizem os filamentos um ao outro e que osfilamentos permaneçam não interrompidos e inalterados. Fundir os filamen-tos em conjunto (por exemplo, aquecendo-os até que eles estejam verme-lhos com uma unidade de solda) não é a este respeito a opção preferidaporque ela muda a estrutura do aço na seção de fixação em uma fase mar-tensítica mais frágil. Melhor é colá-los em conjunto (reivindicação dependen-te 6) porque então a estrutura metalográfica não é mudada em nada. No en-tanto aquecer a cola pode levar algum tempo e a resistência da fixação po-deria ser melhor. De longe a maneira mais preferida para imobilizar os fila-mentos é a soldadura forte ou brazagem dos filamentos (reivindicação de-pendente 5). Tal fixação é forte - já que o soldador fundido umedece facil-mente os filamentos de aço e os penetra completamente - é feita rapidamen-te e não muda apreciavelmente a estrutura metalográfica do aço.

Também é reivindicada uma corda de aço em qualquer tipo deaspecto (em um carretei de creel, em um carretei de máquina, embebida emborracha ou em qualquer outra forma) contendo uma tal conexão (reivindica-ção independente 7). A conexão pode ser facilmente encontrada por inspe-ção visual ou por meios magnéticos ou outros meios.

Um segundo aspecto da invenção se refere ao método que éusado para fazer uma tal conexão (independentemente reivindicação 8). Emessência ele compreende duas etapas: primeiro cordas de aço são juntadasem uma seção de junção, seguida pela etapa de imobilizar os filamentos nacorda de aço. A primeira etapa é conhecida na técnica e é direta. Depois decortar os filamentos em nível em ambas as extremidades, eles são de prefe-rência soldados uma à outra (embora outros métodos de juntar sejam igual-mente possíveis como explanado anteriormente). A referência é feita no WO03/100164 em este procedimento é claramente explanado (vide página 3,linha 20 a página 4, linha 25). A segunda etapa corporifica a invenção já queos filamentos são lá fixados um ao outro na vizinhança da seção de junção.

Novamente, a segunda etapa pode ser aplicada tanto em umlado da seção de junção (reivindicação dependente 9) quanto em ambos oslados da seção de junção (reivindicação dependente 10). A seção de junçãopode compreender uma solda (reivindicação dependente 11) ou pode sefeita de outro modo conhecido na técnica. A imobilização dos filamentos éfeita preferencialmente por soldadura forte ou brazagem soldando-os emconjunto (), ou colando-os em conjunto (reivindicação dependente 13).

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será agora descrita em maior detalhe com referênciaaos desenhos anexos em que:

a Figura 1 mostra a conexão da técnica anterior e o problema derompimento de filamento associado com este tipo de conexão.

a Figura 2 mostra a conexão do tipo inventivo e é usada paraexplicar como a invenção resolve o problema.

Descrição das Versões Preferidas da Invenção

A Figura 1 mostra o tipo de conexão da técnica anterior aplaca-da a uma corda aberta 100. Tal corda compreende um grande numero defilamentos 102 que são torcidos folgadamente em volta um do outro. Quandoagora é feita a solda 104 entre duas de tais extremidades de corda, se for-mará a região 106 em que a estrutura metálica do aço muda de uma estrutu-ra perlítica endurecida por deformação (no filamento) em uma estrutura mar-tensítica frágil (na solda). Se a corda de aço contendo uma tal solda é esti-rada através de um furo 110, um dos filamentos por exemplo, 108 pode de-senvolver um sobrecomprimento levando a um ilhós 109 que permanece emfrente ao furo 110 enquanto a corda é puxada na direção da seta 120. En-quanto a solda se aproxima do furo o filamento romperá já que o ilhós 109 éespremido entre a solda 4 e o furo 110. A extremidade de filamento irá por-tanto se romper da solda devido a estrutura martensítica mais frágil.

Na Figura 2 é mostrada a conexão inventiva. Basicamente acorda 200 e os filamentos 202 permanecem os mesmos. Também a solda204 e a transição 206 do aço perlítico endurecido por deformação para açomartensítico permanece. A diferença é a seção de fixação 212 onde os fila-mentos são colados em conjunto por meio de solda. A estrutura metalúrgicados filamentos dentro da dita seção permanece substancialmente a mesma.Quando a dita conexão é puxada através de um furo 210 novamente desen-volverá um ilhós 209. Mas agora o sobrecomprimento do filamento 208 seráforçado através do furo 210 enquanto o filamento é mantido na seção defixação. Não existe risco de que o filamento se romperá para fora da seçãode fixação, já que o filamento não termina lá, nem teve sua estrutura meta-lúrgica mudada substancialmente pela soldadura forte.

A nova conexão foi testada extensivamente em um tipo de cordaaberta Betru® 1Corrugado + 6. Uma tal corda e a fabricação dela é descrita naEP 0676500B1. Ela consiste em um filamento de núcleo de 0.315 mm dediâmetro que foi corrugado em um único plano. Em volta deste filamento denúcleo seis filamentos de 0,30 mm de diâmetro foram torcidos com um com-primento de trançado de 16 mm na direção "S". Tal corda mostra uma estru-tura aberta, já que o filamento de centro corrugado tende a puxar a bainhados filamentos dissociados. No entanto, devido à estrutura aberta os filamen-tos externos tendem a sleeve ligeiramente quando puxados sobre um restri-tor tal como uma peça de desgaste ou um furo ou mesmo a borracha dentroda qual a corda é calandrada.

Quando as soldas da técnica anterior foram usadas, elas deramproblemas devido aos rompimentos de filamento durante corridas de creel. Anova conexão foi então introduzida compreendendo uma solda e duas se-ções de fixação em ambos os lados do ponto de solda. A fixação foi obtidasoldando os filamentos em conjunto com fio soldador de estanho livre dechumbo obtenível da Famell Cy. As seções de fixação são de aproximada-mente 1 a 1,5 cm de comprimento e estão situadas a aproximadamente 10cm da solda. O soldador é aplicado aquecendo a corda localmente por meiode corrente elétrica enquanto mantendo a ponta do fio soldador contra ela.Tão logo o soldador derrete (a aproximadamente 230°C) e umedece os fila-mentos, o aquecimento é parado no sentido de não mudar substancialmentea estrutura metálica do fio. Desde que a nova conexão e o método associa-do foram usados, não ocorreram mais fraturas durante as corridas de creel.

Claims (13)

1. Conexão de duas extremidades de corda de aço compreen-dendo as ditas extremidades de corda de aço, filamentos (202) terminadosnivelados, a dita conexão compreendendo uma seção de junção (214) paraconectar as ditas extremidades de corda de aço uma à outra, caracterizadaem que a dita conexão compreende adicionalmente uma seção de fixação(216) para imobilizar ditos filamentos (202) relativamente um ao outro, sendoa dita seção de fixação (216) próxima à dita seção de junção (214).

2. Conexão de acordo com a reivindicação 1, em que uma seçãode fixação (216) está próxima à dita seção de junção (214).

3. Conexão de acordo com a reivindicação 1, em que duas se-ções de fixação (216) estão próximas à dita seção de junção (214), uma emcada lado da dita seção de junção.

4. Conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a dita seção de junção compreende uma solda (204).

5. Conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a imobilização dos ditos filamentos (202) na dita seção de fixação(212) é conseguida por meio de caldeado ou soldadura forte (216) dos fila-mentos em conjunto.

6. Conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a imobilização dos ditos filamentos (202) na dita seção de fixação(212) é conseguida por meio de colagem (216) dos ditos filamentos em con-junto.

7. Corda de aço compreendendo uma conexão como definidaem qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

8. Método para conectar duas extremidades de corda de aço, adita corda de aço compreendendo filamentos, compreendendo as etapas de:- juntar as extremidades de corda em uma seção de junção(214),- fixar os filamentos relativamente um ao outro na vizinhança daseção de junção (214).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que os filamen-tos (202) são fixados em um lado da seção de junção (214).

10. Método de acordo com a reivindicação 8, em que os filamen-tos (202) em ambos os lados da seção de junção (214).

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8a 10, em que as extremidades de corda de aço são soldadas uma à outra.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a-11, em que os filamentos (202) da corda de aço são fixadas relativamenteuma à outra por meio de caldeado ou soldadura forte.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a- 11, em que os filamentos da corda de aço são fixados relativamente um aooutro por meio de colagem.