Elementos de Máquina - Cabo de Aço

Histórico

Escavando em  Pompéia foi encontrado um cabo de bronze com 4,5 metros de comprimento composto de 3 cordões com 19 fios.

Na China foram utilizados cabos primitivos de fibras vegetais para cruzar rios, menciona-se o uso há mais de 1.500 anos antes de Cristo, os chineses já utilizam cordões de arame.

No ano de 1500, Leonardo da Vinci, mencionou um monta-cargas de arame de ferro. Os arames pela primeira vez foram recozidos a fim de diminuir a dureza e trabalhar melhor a frio.

Já no ano de 1644 os cabos são utilizados no levantamento de cargas na construção de fortalezas.

Em, 1818, na Alemanha, foram empregados cabos para levantamento de grandes cargas em trabalhos de mineração, doze anos depois, na Inglaterra, inicia-se a fabricação de cabos de arame para exploração de minérios.

O cabos de aço possuem quase 180 anos e foram desenvolvidos por Wilhelm August Julius Albert em 1834.Na época foi preciso um substituto para as correntes utilizadas nas minas de carvão.

Como o aumento de profundidade das minas acarretava uma maior extensão no comprimento das correntes, o peso próprio das mesmas tornava-se tão grande que eram impraticáveis.

Então Wilhelm Albert teve a idéia de trançar arames. O cabo de aço é formado então por fios de aço, obtidos por um processo de esticamento, chamado de trefilação.

Um conjunto desses fios forma uma perna. Essa é apenas uma parte da construção do cabo de aço, pois um conjunto delas é novamente trançado em volta de uma alma, formando então o cabo final. O primeiro cabo de aço era formado por 3 pernas, cada uma por 4 arames sem uma alma. Seria, na linguagem usada hoje, um 3x4 compacto.

Os arames tinham um diâmetro de 3,5mm e uma resitência à tração de 520N/mm². Para padrões de hoje seriam arames fracos, pois trabalha-se com quase 4 vezes esse valor, mas os cabos de aço cumpriram sua obrigação muito bem e mostravam-se perfeitamente capazes de substituir correntes neste uso. Os arames e as pernas eram torcidos para o mesmo lado. Hoje chamaríamos de torção "Lang".

Com o passar do tempo vieram as evoluções e foi notado que o número ideal de pernas seria sete, sendo uma delas a alma, porque poderiam ser todas do mesmo diâmetro e mesma formação. Além disso, descobriu-se que a alma poderia ser substituída por uma corda de fibra natural que por sua vez poderia ser lubrificada.

A fibra mais lubrificante apresentava um aumento consideravelmente na flexibilidade e performance do cabo de aço.

Foi aí então que os norte-americanos começaram a melhorar os métodos de produção e descobriram que poderiam usar arames de diferentes diâmetros e torce-los de uma só vez com o mesmo passo.

Descobriram também serem esses cabos muito melhores, uma vez que o cruzamento dos arames nas torções M com diversos passos não existia mais e os mesmos não se auto-destruiam. Daí apareceram as formações Seale, Warrington e Filler, que existem e são usadas até hoje. As modernas, são praticamente todas combinações dessas três.

Construção

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Torção das Pernas

Quando as pernas são torcidas da esquerda para a direita , diz-se que o cabo de aço é “torção à direita” (Z). Quando as pernas são torcidas da direita para a esquerda, diz-se que o cabo de aço é “torção à esquerda” (S). O uso do cabo torção à esquerda é incomum na maioria das aplicações. Antes de especificar um cabo à esquerda, deve-se considerar todas as características da aplicação. No cabo de torção regular, os arames das pernas são torcidos em sentido oposto à torção das próprias pernas. Como resultado, os arames do topo das pernas são posicionados aproximadamente paralelos ao eixo longitudinal do cabo de aço. Estes cabos são estáveis, possuem boa resistência ao desgaste interno e torção e são fáceis de manusear. Também possuem considerável resistência a amassamentos e deformações devido ao curto comprimento dos arames expostos.

TORÇÃO À DIREITA - quando as pernas são torcidas da esquerda para a direita.

TORÇÃO À ESQUERDA – quando as pernas são torcidas da direita para a esquerda

TORÇÃO REGULAR – quando os fios de cada perna são torcidos em sentido oposto à torção das próprias pernas (em cruz). Maior estabilidade

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No cabo de torção Lang, os arames das pernas são torcidos no mesmo sentido que o das próprias pernas. Os arames externos são posicionados diagonalmente ao eixo longitudinal do cabo de aço e com um comprimento maior de exposição que na torção regular. Devido ao fato dos arames externos possuírem maior área exposta, a torção Lang proporciona ao cabo de aço maior resistência à abrasão. São também mais flexíveis e possuem maior resistência à fadiga. Estão mais sujeitos ao desgaste interno, distorções e deformações e possuem baixa resistência aos amassamentos. Além do mais, os cabos de aço torção Lang devem ter sempre as suas extremidades permanentemente fixadas para prevenir a sua distorção e, em vista disso, não são recomendados para movimentar cargas com apenas uma linha de cabo.

TORÇÃO LANG – quando os fios e as pernas são torcidas na mesma direção (paralelo). Oferece maior resistência à abrasão e maior flexibilidade ao cabo.

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Especificação

O primeiro número representa a quantidade de pernas

O segundo número representa a quantidade de arames em cada perna As letras indicam o tipo de alma

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Classificação quanto à alma

Tipo de alma A alma de um cabo de aço é um núcleo em torno do qual as pernas são torcidas e ficam dispostas em forma de hélice. Sua função principal é fazer com que as pernas sejam posicionadas de tal forma que o esforço aplicado no cabo de aço seja distribuído uniformemente entre elas. A alma pode ser constituída de fibra natural ou artificial, podendo ainda ser formada por uma perna ou por um cabo de aço independente.

Almas de fibra:

 As almas de fibra em geral dão maior flexibilidade ao cabo de aço. Os cabos de aço Cimaf podem ter almas de fibras naturais (AF) ou de fibras artificiais (AFA). As almas de fibras naturais são normalmente de sisal, e as almas de fibras artificiais são geralmente de polipropileno.

 Almas de aço:

As almas de aço garantem maior resistência ao amassamento e aumentam a resistência à tração. A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou por um cabo de aço independente (AACI), sendo esta última modalidade preferida quando se exige do cabo maior flexibilidade, combinada com alta resistência à tração. Cabos de aço com diâmetro igual ou acima de 6,4mm, quando fornecidos com alma de aço, são do tipo AACI.