KR890003893B1 - 금속케이블 및 그의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

금속케이블 및 그의 제조방법

제1도는 만곡력하에 잇는 와이어와, 하중을 받고있는 응력상태 및 하중이 인가된 후의 응력상태를 도시한 개략도.

제2도는 좀더 강한 만곡력하에서의 와이어의 개략도.

제3도는 제2도와 유사한 것으로서, 만곡력에 적은 인장력이 가중된 상태하에서의 와이어의 개략도.

제4도는 제3도와 유사한 것으로서, 인장력이 더 많이 가중된 상태하에서의 와이어의 개략도.

제5도는 서로에 대해 수직으로 만곡되는 두개의 평면으로 분활시킨 와이어의 단면도.

제6도는 압축응력하에 있는 와이어 주변의 응력상태를 도시한 단면도.

제7도는 본 발명에 따라 제조한 케이블의 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치를 도시한 개략도.

제9도는 제8도에 따른 장치의 상세도.

제10도는 제4도에 따른 와이어에 대한 응력선도.

제11도는 와이어 잔류 표면응력을 시험하는 방법을 나타낸 단면도.

제12도는 피로저항을 시험하는 장치를 도시한 개략도.

본 발명은 평활 표면을 가진 금속케이블에 관한 것으로서, 특히 자동차 타이어, 컨베이어벨트등의 고무제품을 보강하기 위한 고무접착성 강철코우드에 관한 것이다. 이러한 고무접착성 보강코우드는 강철와이어를 꼬아서 소정의 코우드 형상으로 제조하는바, 이 와이어는 인장강도가 적어도 2000N/m㎡이상이고, 파괴연신율이 적어도 1%이상, 바람직하기로는 약2%이며, 직경은 0.05-0.08mm, 바람직하기로는 0.40mm이하(예컨대, 0.20mm 또는 0.25mm)이며, 코우드는 구리, 아연, 황동, 또는 삼원황등 합금이나, 이들의 조합과 같은 고무접착성 피복제로 피복되는바, 그 피복제는 0.05-0.40μm, 바람직하기로는 0.12-0.22μm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한 피복제는 고무함침성 및 접착성을 향상시키기 위해서 프라이머 물질의 얇은 필름으로 대체될 수도 있다. 프라이머 함침성과 접착성을 위해서, 평활한 와이어 표면이 바람직한데, 이 경우 표면의 불규칙성(평균표면 높이에 대한)의 크기는 10μm미만, 바람직하기로는 1μm미만이 좋다. 이것은 종래의 방식으로 피복되거나 피복되지 않은 와이어를 인발다이를 통과시켜 인발시킴으로써 이루어진다.

인발에 의해서만이 아닌 일반적인 냉간 가공후에, 이러한 케이블은 하중응력에 추가되는 중요한 잔류 응력을 나타내는바, 이는 케이블에 어느정도의 평활성과, 절단시 강한 저항성을 부여하는데, 이러한 모든것은 바람직하지 못한 속성들이다. 이러한 잔류응력을 가능한한 제로로하여 불활성 케이블을 얻기위하여, 케이블을 한 셋트 이상의 직선화 로울러 사이를 통과시키는 것은 공지되어 있다. 이 경우, 케이블은 인장력이나 비틀림 응력이 있든지, 없든지간에 반대방향으로 상호 만곡된다. 이러한 상호만곡은, 와이어의 외측 표면에서의 잔류응력을 감소시키기 때문에 균열의 발생을 야기시키지 않고, 케이블의 피로저항에 대한 양호한 효과를 갖는다.

본 발명의 목적은 종래의 방식으로 직선화된 케이블에 대해서 피로저항을 더욱 향상시킨 평활한 케이블을 제공하는데 있다. 압축식으로 형성된 표면 요철의 형상과, 케이블을 쇼트 블라스팅(shot-blasting)하므로서 생기는 이러한 압축재료의 금속 조직상의 변화의 조합이 피로저항에 대한 양호한 표면상태를 제공한다는 것은 공지되어 있으나, 이것은 표면의 평활성을 상실시킨다는 결점이 있다. 피로강도를 더욱 향상시키는 가능성은 최소한의 불순물을 지닌 합금을 현명하게 선택하는데 국한되며 적당한 열처리 또는 가처리를 고안하여 인장강도 및 필요한 피로강도를 제공하는 연성 및 인장강도의 최적의 조합을 얻는데 국한되며 열처리에 의해서 금속조식상의 변형에 기이한 결정구조상의 미소응력을 제거시키는데 국한된다. 따라서, 이러한 방법은 케이블의 피로현상이 각각의 와이어의 특별한 하중과, 이 하중에 대한 저항이 설정되는 특수성에 기인하여 연구하기가 매우 곤란하기 때문에 항상 기대할 수는 없다. 케이블이 인장응력 또는 만곡응력을 받을 때, 각각의 와이어는 인장응력, 만곡응력, 및 뒤틀림응력 모두를 받게되며, 케이블이 취하는 이러한 하중력은 재질의 저항, 케이블의 내부침식을 야기시키는 케이블 상호간의 내부마찰의 복합이다.

본 발명의 목적은 합금 또는 인장강도 및 연성의 조합이외의 특성에 의해 얻어지는 더욱 향상된 피로저항을 가진 케이블을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 케이블은 평활표면을 가진 여러개이 와이어로 구성되고, 실질적으로 균일하게 분포된 잔류 압축응력 상태에서 그들의 완전한 주변 영역을 갖는다.

잔류미세 응력을 감소시키기 위하여, 종래의 방식으로 한개 이상의 직선화 로울러를 통과한 평활한 케이블을 검사해보면, 이 케이블에는 인장잔류 응력(종방향에서 측정한 응력)이 주변영역에 나타나며, 대부분의 경우 인장 잔류응력, 및 적은 압축잔류 응력의 복합이 주변영역에 나타난다. 잔류응력을 감소시키는 것은 불활성인 케이블과 좀더 양호한 피로 특성을 얻는데 좋다. 그러나, 주변 인장 잔류응력이 감소될뿐만 아니라, 실질적인 값의 압축응력(종방향에서 측정한 응력)이 주변부에 의도적으로 형성될 경우에, 피로 특성은 상당히 좋아질 수 있다. 이러한 피로 특성의 향상은 개선된 피로 저항을 위해 충분하며, 종래의 쇼트 블라스팅 처리는 접착층이 1μm미만인 강철 코우드에서 필요하지 않기때문에 회피될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 유형의 고무타이어의 보강용 강철코우드에 관해서 전반적으로 우수한 성능을 가진 개량된 코우드를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 고무 제품의 보강에 적당한 고무접착성 강철코우드를 제공하는바, 그 강철코우드의 인장강도는 3000N/m㎡이상이다. 이는 증가된 인장강도가 피로 저항을 희생하는 가공경화의 증가를 필요로 하기 때문에 종래의 기술로서는 도저히 얻을 수 없었다. 그러나, 이러한 높은 인장강도를 전술한 압축잔류 응력과 조합시킴으로써, 양호한 매질이 필요한 인장강도와 피로강도 사이에 유지될경우 소정의 케이블이 얻어질 수 있다. 이와같이 보다 높은 인장강도를 갖으며, 보다 가벼운 코우드는 상기와 같은 성능이 필요한 고무제품 예컨대, 타이어등의 보강에 좋다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 아직도 케이블을 직선화 로울러 셋트에 통과시키지만, 여기에서는 인장응력 및 만곡간은 특정의 응력패턴을 형성시키기 위해서 이후 기술되는 바와같이 매우 독특한 방식으로 조합되어 필여한 잔류응력 상태를 얻을 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따른 케이블의 제조방법은 인장응력하에서 케이블을 만곡시키기 위해서, 케이블의 각각의 후속길이를 상이한 평면에서 적어도 두번이상 기본적으로 만곡-비만곡 시키고, 많은수의 와이어의 단면이 소성연신구역, 탄성연신구역, 및 탄성압축구역을 나타내면 상기의 만곡을 위한 만곡력을 제거함을 특징으로 한다.

상기의 많은수의 와이어의 각각의 단면을 시계의 시계판과 같은 시간으로 분할할경우, 한 평면(12-6)에서 그러한 기본적인 만곡-비만곡 조작의 효과는 3시 및 9시 둘레의 원호는 변화시키지 않은채 압축잔류 응력을 가지 두개의 원호 즉 12시 및 6시 둘레의 원호를 남기는 것이다. 그러므로, 이러한 조작은 전체의 주변 테두리에 걸쳐 균일하게 분포되는 압축잔류 응력을 얻기위하여 변형되지 않은 원호에 영향을 미칠 다른 평면에서 반복되어야만 한다. 따라서, 제1평면과 가급적 90°각도로 이루어진 다른 평면은 제1평면과 아주 상이한바, 여기에서 다른 각도는 잔류응력이 다소 균일하지 못하게 형성되는바, 제1평면으로부터 벗어날수도 있으나, 가급적이면 30°이상을 벗어나지 않는것이 좋다. 그러므로 주변의 모든 부분에 도달하도록 하기 위하여 상이한 평면이나 점진적으로 변화하는 평면에서 그러한 상이한 기본적인 조작은 와이어의 길이 방향에서 측정된 바와같이 잔류응력의 균일성을 향상 시킬것이다.

결론적으로, "실질적으로 균일하게 분포된 압축잔류응력"이라는 용어는 주변 테두리의 각각 기본적인 원호에서 정량적으로 측정된 잔류응력이 정확하게 동일해야 한다는 것을 의미하는 것이 아니다. 이는 단지 압축잔류 응력이 주변 테두리에 걸쳐 매우강한 변동을 일으키지 않으므로 테두리의 상당한 원호가 인장잔류응력을 나타내며, 평균적으로 관찰된 잔류응력이 이후 기술되는 바와같은 가성 압축조작을 나타낸다는 것을 의미한다. 이 상태는 피로저항을 향상시키는데 충분한바, 이는 상기의 방법에 의하여 이루어진다. 압축잔류응력의 종방향 변화에 관해서, "실질적으로 균일하게 분포된 압축잔류응력"은 단면의 주변에서 취해진 평균잔류응력이 최대치의 약 50%이상 종방향 변화를 하지 않는다는 것을 의미한다. 이 종방향의 변화는 연속제조방법으로서 상기의 방법을 실시함으로써 극도로 적게할 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 후속 케이블은 케이블을 위한 만곡된 안내통로를 통과하는바, 그것은 케이블에 필요로하는 만곡-비만곡 조작을 부여하고, 이 안내 통로는 이후 기술되는 바와같이 상기의 통로를 따라 정렬된 다수의 안내로울러로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본래 직선상의 와이어를 소정의 곡률로 탄성적으로 만곡시킨 와이어를 도시하였다. 제1a도는 종단면도, 제1b도는 횡단면도, 제1c도는 중립면으로부터 거리(h)의 함수로서 만곡되는 동안의 응력선도이고, 제1d도는 비만곡후의 응력선도이다. 이렇게 탄성적으로 만곡된 와이어는 연신하에 있는 상반부(1)와, 압축하에 있는 하반부(2)를 갖는바, 이들 상·하반부는 중립면(3)에 의해 상호 분리된다. 이들 응력은 제1c도에서 중립면으로부터 거리의 함수로서 도시되었다. 만곡력이 제거되었을때, 와이어는 직선 상태로 복귀된다. 와이어가 원래부터 내부응력이 없었다고 가정할경우, 와이어는 내부응력이 없는 최초의 상태로 복귀된다(제1d도).

제2도는 동일한 와이어를 보다 많이 만곡시켜 소성 변형을 발생시키는 것을 도시한 것이다. 만곡시에, 와이어는 제2a도 및 제2b도에 도시한 바와같이 4개의 구역 즉, 소성 연신구역(4), 탄성연신구역(5), 탄성 압축구역(6), 및 소성 압축구역(7)으로 분할된다. 제2c도는 중립면(8)으로부터의 거리의 함수로서 응력 선도를 도시한 것이다. 만곡력이 제거되었을경우, 와이어는 탄성 복원력하에서 본래의 직선상태로 복귀되고, 잔류응력의 상태는 제2d도에 도시되었다. 소성 연신구역(4)의 상측부는 잔류압축응력을 받으며, 하측부는 잔류인장응력을 받는다. 이것은 다음과 같이 설명된다. 즉 구역(5, 6)의 탄성 복원력은 와이어를 좀더 직선상태로 복원시키려하며, 이에 의한 소성 연신구역(4)은 압축되고, 소성 압축구역(7)은 연신된다[전이구역으로부터 구역(5, 6)까지 이격됨].

제3도는 제2도와 동일한 곡률로 만곡되었으나 비교적 적은 인장응력(p)을 굽힘응력에 부가하는 인장력하에 있는 동일한 와이어를 도시한 것이다. 그결과, 중립면(8)은 더욱 낮이지고, 구역(4)은 더커졌으며, 소성압축구역(7)은 더욱 작아졌다(제3a도 및 제3b도). 만곡시의 응력의 상태는 제3c도에 도시되었고, 잔류응력의 상태는 제3d도에 도시되어 있는바, 제2d도의 "테일"(9-10)은 단축되었으며, 소성압축구역(7)의 하측부에서의 잔류인장응력은 점(10)에 의해 도시한 바와같이 매우 적어진다.

점(10)이 제로선(11)(제3d도)의 타측에 나타나고, 소성 압축구역(7)의 하측부상의 잔류응력이 압축응력으로 되도록 하는 방식으로 테일(9-10)을 좀더 단축시키기 위해서 가중 인장응력을 증가시킬 수 있다. 가중 인장응력(p)은 중립선을 어느 레벨까지 낮추도록 충분히 크게하여 소성 압축구역(7)이 없어지고 테일(9-10)이 잔류응력 선도에서 없어지도록할 수 있다. 이것은 제4도에 도시한 바와같은 이상적인 상황이다. 제4d도에는 잔류응력의 상태가 도시되어 있다. 즉, 상·하부는 압축잔류 응력하에 있다. 이것을 간단히 설명하면 다음과 같다. 구역(5, 6)의 탄성 복원력은 와이어를 좀더 직선상태로 복원시키려 하므로, 소성 연신구역(4)은 압축된다(전이 구역으로부터 탄성 연신구역(5)까지 이격됨). 그러나, 와이어가 완전히 직선 상태로 회복되지 않기 때문에, 탄성압축구역(6)내의 탄성 압축은 완전하게 약화되지 않는다.

이러한 이상적 상태는 상·하측에 압축잔류 응력을 얻기위한 이상적 조건을 도시한바, 인장력과 만곡력의 조합은 와이어를 원호의 중심을 향한 방향에서 연속적으로 세개의 구역 즉, 소성 연신구역(4), 탄성연신구역(5), 및 탄성 압축구역(6)으로 분할한다. 점(10)이 제로선(11)왼쪽의 압축부로 이동하도록 테일(9-10)(제3도)가 충분히 작은 경우에도 소성 압축의 극소구역(7)은 완전히 없어지는 것이 아니다. 그러므로, 이후에 기술될 용어에 있어서 탄성 압축구역(6)과, 매우 작은 소성 압축구역(7)을 "실질적인"탄성 압축구역으로 호칭한다.

평면AA(제5도)에서의 만곡조작은 와이어 표면부(12, 13)을 압축 잔류응력의 상태로 유도한다. 동일한 면에서의 다른 만곡, (그러나 반대방향에서의 만곡은, ) 표면부(12, 13)간의 잔류응력 상태의 대칭을 제공한다. 평면 AA에서 교대로 여러번의 만곡조작을 하는것은 잔류응력 패턴의 안정성을 향상시킬 것이다. 그러나, 압축잔류응력의 상태는 표면부(12, 13)를 위해 형성될 뿐이며, 동시에 이것은 BB에서 반복될 수 있다. 이처리는 표면부(12, 13)의 잔류응력의 상태를 본질적으로 변경시키지 않을것인데, 이는 처리중에 표면부분이 탄성 변형구역에 있으며, 탄성변형 구역에서는 잔류응력의 상태가 변경되지 않기때문이다. 그 결과, 압축잔류응력을 갖는 표면구역(16)(제6도)과 표면 구역의 응력을 없애는 잔류인장응력을 갖고 있는 코아구역(17)이 생기게되고 이로 말미암아 와이어는 안정된다.

표면에 압축잔류응력을 갖는 와이어로 케이블을 제조하기 위해서, 먼저 와이어에 이런 응력을 제공하려고 각각의 와이어를 인장력하에서 만곡시키는 조작 및 그 다음에 이 와이어를 꼬아서 케이블로 만드는 것은 일반적으로 적당치 않은바, 왜냐하면 이는 케이블이 각각의 와이어가 비틀림을 갖고 또는 비틀림없이 꼬이던 소성변형의 정도에 관게없이 전자의 잔류응력 형태를 파괴시킬 위험을 지닌 소성변형이기 때문이다. 이 처리는 와이어가 이미 케이블내에서 꼬여졌을때에 와이어상에서 수행되어 진다. 이러한 처리는 전체의 케이블을 인장응력하에서 먼저 평면AA에서 만곡시킨 다음 그것에 수직인 평면 BB(제7도)에서 만곡시켜 처리함으로써 간단히 수행된다. 각각의 와이어는 응력하에서 만곡되는 단일의 와이어로서 반응하며, 이러한 와이어가 미세한 나선형태를 갖는다는 사실도 이러한 사실을 변경하지 않는다. 와이어를 케이블로부터 분리시키고, 이후 상술하는 바와같이 와이어의 잔류표면응력에서 시험하였을대, 잔류표면 응력은 압축응력을 나타낸다.

인장력 하에서 반복되는 만곡은 제8도의 장치에 의해 제공될 수 있다. 이 장치는 브레이크휘일(22), 직선화 로울러와 유사한 제1로울러셋트(23), 제2로울러셋트(24), 및 구동휘일(25)로 구성된다. 두개의 로울러 셋트는 제9도에 상세히 도시되었다. 권선기(도시하지 않았음) 또는 비권선보빈으로부터 직접 공급되는 케이블(21)은 브레이크 휘일(22)이 케이블 상에서 충분한 마찰을 보지하도록 상기의 휘일이 여러변 회전하는 동안 통과되어, 만곡 로울러셋트(23, 24)를 수평으로 통과한 다음, 케이블에 충분한 보지력을 제공하도록 여러번 회전하는 구동휘일(25)을 통과한다. 그곳으로부터 케이블(21)은 권치보빈(도시하지 않았음)을 향해 이동한다.

만곡 로울러셋트(23, 24)에서 상호 만곡되어질때 케이블의 인장력은 지지판(27)의 길이를 결정하는 나사(26)에 의해 조절되는바, 지지판(27)은 스프링(28)에 의하여 브레이크(29)를 브레이크 휘일(22)의 축상에 있는 브레이크 드럼(30)에 압박한다. 구동휘일(25)은 케이블(21)을 브레이크드럼(22)에서부터 로울러셋트(23, 24)를 지나 인장하는 모터(도시하지 않았음)에 의해 회전구동 된다.

로울러셋트(23)는 케이블의 통로를 따라 상기의 통로의 상·하측에 교대로 배치된 다수의 로울러의 구성되는바, 상측에 있는 로울러의 케이블을 하측으로 밀어내며, 하측에 있는 로울러는 케이블을 상측으로 밀어내므로, 그의 통로를 통과할시에 케이블은 공지의 직선화 로울러셋트와 유사한 방식으로 파상의 통로를 통과한다. 본 발명과 종래 기술의 차이점은 본 발명은 제3도, 제4도를 참조하여 상세히 설명한 것과 같은 케이블의 와이어에 소성 연신구역, 탄성 연신구역, 및 실질적인 탄성 압축구역을 발생하는 만곡을 얻기 위하여 인가된 인장력의 관계에서 상기의 로울러셋트가 조절되므로, 와이어표면에 가성압축 잔류응력이 형성되는 반면에, 크기를 축소하는 여러번의 소성 만곡을 교대로 함으로써, 잔류응력을 감소시키기만 하는 종래의 직선화 로울러의 조정방법의 경우와 같지 않다는 것이다.

케이블 통로의 상측에 위치된 로울러(31)는 만곡의 정도를 조절하기 위해서 해당 스크류우(32)에 의해 수직위치에 대해 조절할 수 있다. 이러한 방식으로 케이블은 수직면에서 일련의 필요한 교호의 만곡을 하게된다. 제2로울러셋트(24)는 케이블이 수평평면에서 일련의 교호의 만곡을 하게 된다는 것을 제외하고는 제1로울러셋트와 동일하다.

파상을 조절함에 관련하여 브레이크(29)에서 작동하는 스크류우(26)와 소정의 소성연신구역, 탄성 연신구역, 및 탄성 압축구역을 형성시는 스크류우(32)에 의해서 케이블에 작용하는 인장력을 조절하는 방법은 실시예에 의거하여 이후 상세히 기술될 것이다.

실시예로서, 직경 0.25mm, 피치10mm인 4개이 와이어로 구성된 강철 케이블이 선택되었다. 그 케이블은 0.70% 탄소강으로 만들어지는바, 각각의 와이어는 약 280

0N/m㎡ 의 인장강도, 약 2400N/m㎡의 탄성한계(0.2%한계), 약 1.4%의 탄성연신율 및 약 2.2%의 파괴연신율을 가지도록 처리되었다.

케이블의 인장력은 130N으로 절되었는바, 이것은 약 660N/m㎡이며 케이블을 이러한 안장하에서 로울러셋트(23, 24)를 통과시킨다. 이경우, 각각의 로울러셋트 8mm의 직경을 갖는 8개의 로울러를 12.5mm의 거리(D)(제9도) 간격으로 배치되었다. 로울러(31)의 깊이는 파상형이 8°/mm의 최대의 곡률을 얻기위해 나사(32)에 의해 조절된다. 이렇게 함으로써 케이블의 와이어에는 필요로하는 소성 연신구역, 탄성 연신구역, 탄성 압축구역이 형성될 것이다. 우선적으로, 파상형을 대략적으로 거칠게 조정한다음 이후 기술되는 바와같이 잔류응력의 상태를 관찰함으로써 상기의 조정을 매우 정확하게 조정하도록 하는것이 더욱 실질적이다.

인발후에 잔류 인장응력을 표시하는 인발된 와이어로 제조한 상기 실시예의 케이블은 피로저항이 975N/m㎡(평균 25개의 샘플, 분산력 49N/m㎡)이었다. 그러나, 상기의 실시예와 같이 처리되어 케이블로 끈후 잔류압축응력을 표시할 경우, 이러한 케이블은 피로 저항이 1083N/m㎡(평균 25개의 샘플, 분산력 56N/m㎡)을 나타내는바, 이는 약 10%향상된것이다. 피로저항은 헌터스프링 회사(Hunter Spring Company)에 의해 개발되고 에프.에이.보타"신 와이어 피로 시험방법"(아이언에이지, 1948년 8월 26일)및 미국특허 제2, 435, 772호에 기술된 헌터 회전-비임 피로 시험기(Hunter rotating-beam fatigue tester)에 의해 측정되었다. 본 발명의 목표는 최소 5%이상의 개선이었다. 다른 종류의 케이블 및 와이어직경에 대해서 케이블의 인장력과 곡률은 각각의 경우에 대하여 여기에서 주어지지 않은 다른 값으로 조절되어여만 한다. 그러나, 제4d도에 표시된 이상적 조건에 관해 이미 주어진 값을 감안하면, 그러한 상태(제10도)를 얻기 위하여 다음과 같은 것을 예측할 수 있다. 즉 al이 탄성한계에서의 연신율(%)이고, a₁+a₂가 최대높이(h)에서의 소성연신구역내의 필요로하는 연신율이며, a₁의 약 60%이고, b가 탄성한계에서의 압축율(%)이며, 대략 a₁과 동일한 값을 가지며 소성연신구역, 탄성연신구역, 및 탄성압축구역의 높이는 a₂, a₁및 a₁에 각각 비례한다. P가 탄성한계(N/m㎡)일 경우, 제10도는 만곡응력에 가중되는 인장응력(P_o)이

인 근사치로 선택되어야만 하는 것이 바람직하다. 이러한 인장응력은 제10도에서

(도/mm)와 같이 계산될 수 있는 곡률에 해당한다. 여기에서 d는 케이블의 각각의 와이어직경이다.

이들 값들은 결과적으로 얻어지는 응력을 관찰함으로써 더욱 최적화시키기위해 조절하기 위한 초기값이다. 이러한 조정에 있어서, 이상적 상황에 관한 교훈인 제4도는 보다 큰 곡률은 가중하기위해 보다적은 인장력을 필요로한다는 것을 도시한것인바, 이는 곡률 및 가중된 인장력의 조정 및 적용을 위한 다른 대강의 규칙이다.

가중된 인장력을 발생하기 위해서, 제8도는 브레이크 휘일(22)을 사용하는것을 도시하였다. 케이블이 권선기로 부터 직접나올 경우 가중인장력이 항상필요한것은 아니다. 권선기는 비틀림 다이의 제동작용이나, 비틀림다이를 향한 비권선 보빈으로부터 각각의 와이어에 부가되는 소성변형 및 마찰로 야기되는 제동작용 또는 제동작용을 갖는 비권선보빈, 또는 이들 작용의 조합에 의해서 반대 인장력을 제공할 수 있다. 이 경우, 로울러 셋트(23, 24)는 권선장치의 비틀림다이 바로밑에 설치된다. 압축잔류응력이 더나은 조절을 위해 얻어지는지 아닌지의 조정은 하기의 방식으로 이루어진다. 케이블이 구동휘일(25)을 떠날때 15cm의 샘플이 케이블로부터 얻어지고, 와이어의 방향표시는 시험되어질 케이블의 와이어(불과 몇개의 와이어만이 서로를 대표하는것과 같은 동일한 직경을 갖는 와이어)에 표시되는바, 이 방향표시는 와이어의 어느면이 처리시에 상측면이었는지, 교정이 어느 로울러사에서 되는지 알려준다. 그 다음 시험하고자하는 와이어를 케이블에서 분리시키는바, 이와이어는 거의 직선화되나 약간의 나선형 파형을 갖는다. 그런다음, 여러개의 와이어는 상측면에 대해 시험되고, 다른 여러개의 와이어는 하측면에 대해 시험되며, 나머지 와이어는 다른 측면에 대해 시험된다.

와이어 한 측면상의 잔류응력의 상태는 정상적이며, 또한 어느정도까지는 정량적인바, 그것은 선택 부식법에 의해 얻어진다. 잔류응력이 검사되는 측면과 정반대의 반측면만이 부식되고, 후자의 측면이 압축하에 있을 경우, 이와이어는 부식측면을 향해 만곡되는 부식이 진행됨에 따라 최대로 만곡된다. 이것은 제11a도에 도시되어 있는바, 와이어(40)는 상측(42)을 제외하고는 보호래커(41)로 피복되었다. 그런다음, 와이어는 부식조(etching bath)의 고온용액(예컨대, 50℃)예컨대, 30%질산(HNO₃)수용액에 담겨진다. 수초후에, 와이어는 응력하에서 부식된 재질의 결과로서 만곡하기 시작하고, 와이어 직경과 부식산의 강도등에 좌우되는 어느 일정시간 후, 보통 15∼60초, 만곡은 최대가 된다. 잔류응력이 압축응력일 경우, 와이어(40)는 제11b도에 도시한 바와같이 부식측면(제11a도의 경우에는 상측면)을 향해 만곡된다. 케이블을 제조하기 전에, 케이블과 만곡부에 대한 인장력은 계산치에 근사하게 조정된 다음, 이 케이블은 좀더 조정을 할 경우, 상기와 같은 방식으로 잔류응력에서 시험된다. 제조시에 그 결과가 최종 결과와 다른지를 시험하기 위하여, 그리고 와이어 표면의 각 측면상의 잔류응력이 가성압축 조작을 표시하는가를 시험하기위한 샘플이 주어진다.

이러한 가성 압축조작은 직경이 0.25mm의 와이어일 경우, 그 와이어가 150m

m길이를 갖는 와이어에 대해 적어도 10mm의 거리(b)(제11도)를 발생하는 만곡도를 얻을 경우 존재할 수 있다. 이것은 약 1100mm의평균 곡률반경에 해당하거나, 곡률반경에 대한 직경의 비가 약

임을 나타낸다. 이 비율은 반대측의 재료의 제거로 인하여 표면형상의 백분율 연신을 표시함에 따라, 이 정도의 와이어 직경의 크기에서, 이 비율이 약 2×10^-4이상일때 가성 압축 조작이 인정될 수 있다고 말할 수 있으며, 이것은 다른 직경의 와이어에 대해 인정될 수 있다고 말할 수 있다.

회전비임 피로조작은 피로작동의 일면을 표시하고, 또한 제12도에 도시한 세개의 로울러셋트로서 본 발명에 따른 케이블을 시험하는 것은 흥미있었다. 이러한 시험에 있어서 세개의 로울러(44, 45, 46)를 통과하며, 이들의 베어링은 부재(47)에 고정되며, 부재는 화살표(48)를 따라 전·후진한다. 이 케이블은 케이블의 일단에 있는 추(49)에 의해 인장되며, 케이블이 타단은 시험장치의 프레임에 고정된다. 부재(47)의 스트로크(stroke)는 케이블의 어느일부분이 직선방향에서 로울러(45)의 일측단부로 부터 만곡반경과 동일한 로울러(45)의 반경을 가진 로울러 내곡면을 지나, 로울러(44, 46)에 도달하지 않고서 다시 직선 방향에서 로울러(45)의 탁측단부를 향하여 통과한것으로 표시된다.

로울러(44. 45. 46)의 직경이 주어질 경우, 중립면으로부터 가장 멀리 이격된 와이어 표면에서의 만곡장력(6_b)을 계산할 수 있다. 그다음 케이블은 장력의 증가치에 해당하는 추(49)의 상이한 값으로 시험된다. 이용된 장력값은 케이블이 500,000번의 사이클 후에도 파괴되지 않는 상태에서 최고 장력(6_a)이 얼마인지를 알수 있도록 50N/

m㎡씩 증가시킨 50N/m㎡, 100N/m㎡, 150N/m㎡…등이었다. 최고장력(6_a)의 값은 주어진 장력(6_b)의 상이한 값을 구하는데 이용된다. 시험은 직경이 각각 0.22mm인 9개의 와이어에 의해 둘러싸인 세개의 와이어 중심가닥을 의미하는 케이블(3+9×0.22)로 실시되었다. 이 와이어는 0.8% 탄소강이며, 약 3200N/m㎡의 인장강도, 약 2900N/

m㎡의 탄성한계, 약 1.5%의 탄성연신율, 및 약 2.2%의 파괴연신율을 갖도록 처리되었다. 본 발명의 특성을 갖는 "케이블 a"과 , 동일구조 및 품질을 갖는 종래의 "케이블 b"을 비교하면 다음과 같다.

(주) *은 케이블(a, b)이 고무에 함침된 상태에서 실시한 시험을 말함.

본 발명의 케이블은 하기와 같은 형태로서, 종래의 트럭 타이어카카스용 강철 코드에 적용될 수 있다.

7×3×0.15 3+9+15×0.22

3+9×0.15 3+9×0.175

7×4×0.175 7×4×0.22

3+9+15×0.175 3+9×0.22

또한, 이들의 새로운 대체품은 다음과 같으며, 대체품은 나선형 와이어로 둘러싸여 있거나 또는 그렇지않다.

3+9×0.175 3+9×0.20 3+9×0.33

12×0.175 12×0.20 12×0.22

트럭타이어 벨트에 있어서, 본 발명은 하기와 같이 종래의 구조에 응용될 수 있다.

3×0.20+6×0.38 3+9+15×0.22

3×0.20+6×0.35 3+9×0.22

7×4×0.22 3×0.15+6×0.27

또는 하기와 같은 종래 구조보다 좀 나은 형태에도 응용될 수 있다.

3+9×0.28 12×0.28

3+9×0.22 12×0.22

각각의 이들 구조는 예컨대 2200N/m㎡, 2600N/m㎡ 또는 30000N/m㎡의 비인장강도, 8, 12, 16 또는 20mm의 피치를 갖으며, 황동이나 삼원황동합금으로 피복되고, 40kg/㎠ 또는 50kg/㎠의 100%인장응력을 갖는 고무내의 함침된다.

본 발명은 상기의 실시예 한정되는 것이 아니고 본 발명의 범주를 벗어나지 안는 한도내에서 금속케이블의 구조와 재질 및 변형 방법에 대하여 확장실시될 수 있다는 것은 명백하다. 예컨대, 만일 직선화 로울러셋트(23, 24)는 종축주위를 회전하는 직선화 로울러셋트로 대치되고, 여기서, 인장력과 굽힘력은 동일한 방식으로 결합된다면 이것은 또한 본 발명의 범주에 포함된다는 것이 명백해질 것이다.

Claims (7)

1. 각각의 와이어 전체의 주변부에 잔류압축응력이 균일하게 분포된 상태를 유지하는 평활면을 구비한 다수의 와이어로 구성된 금속케이블.
2. 제1항에 있어서, 상기의 금속케이블은 고무제품의 보강용 고무접착성 강철코우드임을 특징으로 하는 금속케이블.
3. 제1항 또는 제2하에 있어서, 상기의 강철코우드는 3000N/m㎡이상인 인장강도를 갖음을 특징으로하는 금속케이블.
4. 금속케이블(제1항 내지 3항을 특징으로 하는 금속케이블)의 제조방법에 있어서, 인장응력하에서 케이블을 만곡시키기 위해서 케이블의 각각의 후속길이를 상이한 평면에서, 적어도 두번이상 기본으로 만곡-비만곡시키고, 많은 수의 와이어의 단면이 소성연신구역, 탄성연신구역, 및 탄성압축국역을 나타내면 상기의 만곡을 위한 만곡력을 제거함을 특징으로 하는 금속케이블의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기의 기본적인 만곡-비만곡 조작은 동일한 평면에서 교호방향에 대한 일련의 만곡-비만곡 조작과, 아주 상이한 다른 평면에 대한 일련의 유사한 교호의 만곡-비만곡조작을 포함함을 특징으로 하는 금속케이블의 제조방법.
6. 제4항 또는 5항에 있어서, 상기의 후속길이를 연속적인 방식으로 처리하되, 상기의 후속길이는 만곡-비만곡 조작을 제고하기위한 내곡된 안내통로를 통과함을 특징으로 하는 금속케이블의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기의 내곡 안내통로는 상기의 안내통로를 따라 정렬된 다수의 안내 로울러로 형성됨을 특징으로 하는 금속케이블의 제조방법.

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