Cáp thép là gì? Cẩm nang dây cáp thép từ A đến Z

Ngày nay cáp thép được sử dụng rộng rãi trong các hoạt động nâng hạ, neo giằng hàng hóa. Ngoài ra nó còn được sử dụng xuyên suốt trong rất nhiều lĩnh vực ngành nghề như tàu thủy, hàng không, vận tải biển…

Để hiểu được nguồn gốc và cấu thành của sợi cáp huyền thoại, mời bạn đọc tiếp bài viết dưới đây về dây cáp thép.

Cáp thép là gì?

Cáp thép là một sợi dây kim loại được cấu tạo bởi ba thành phần chính: Lõi cáp, Tao cáp (strand) và bó cáp (cable). Tao cáp được cấu tạo bởi nhiều sợi dây thép được xoắn lại với nhau quanh sợi dây lõi trung tâm (core). Kết cấu xoắn này khá giống dây thừng.

Sau đó những tao cáp này xoắn bện lại chung cùng những tao cáp khác tạo ra bó cáp. Dây cáp thép được dùng ngày nay chính là những bó cáp đã được qua xử lý rất công phu và tỉ mỉ. Số lượng và kích thước của các sợi thép sẽ quyết định sự kết hợp tốt nhất giữa các tao cáp để bảo vệ chống ăn mòn và chống mài mòn, và sợi nhỏ hơn để có sự linh hoạt và xử lý yêu cầu khác nhau trong các ngành công nghiệp như vận tải biển, hàng không, đánh cá, giao thông, xây dựng công trình.

Trong kỹ thuật, thuật ngữ “dây cáp thép” được dùng để chỉ những loại dây có đường kính lớn hơn 9.52 mm. Xa xưa sắt được sử dụng để làm nguyên liệu chính chế tạo ra dây cáp, nhưng ngày nay thép là vật liệu được ưa chuộng hơn để sản xuất ra loại dây này.

 

Lịch sử dây cáp thép

Dây cáp thép hiện đại được phát minh bởi kỹ sư mỏ người Đức, ông Wilhelm Albert trong những năm từ 1831 đến 1834. Phát minh này chủ yếu để sử dụng cho khai thác quặng mỏ trên dãy núi Harz ở Clausthal, Lower Saxony, Đức. Nó nhanh chóng được phổ biến rộng khắp vì ưu điểm vượt trội so với dây thừng làm từ cây gai dầu hoặc dây xích kim loại, vốn được ưa chuộng trước đây.

Những sợi dây cáp đầu tiên của Wilhelm Albert gồm ba tao cáp. Trên mỗi tao cáp bao gồm bốn sợi dây thép nhỏ. Năm 1840, một kỹ sư người Scots Robert Stirling Newall đã cải tiến quy trình nhằm cho ra những loại dây chất lượng hơn nữa. Ở Mỹ, cáp thép được sản xuất bởi John A. Roebling, bắt đầu từ năm 1841 và đặt nền móng cho sự thành công của ông trong việc xây dựng các cây cầu treo.

Những thập kỷ đã chứng kiến ​​sự gia tăng mạnh mẽ trong khai thác mỏ sâu ở cả châu Âu và Bắc Mỹ khi các mỏ khoáng sản trên bề mặt đã cạn kiệt và các công ty khai thác phải truy tìm sâu xuống các lớp địa chất.

Cáp thép ngày càng được ứng dụng nhiều trong xây dựng dân dụng cũng như trong xây dựng cầu đường, do vậy trong những năm vừa qua số lượng cáp thép được sản xuất ra ngày càng nhiều để dáp ứng được nhu cầu xây dựng những vì vậy mà sự ô nhiểm môi trường do các nhà máy sản xuất gang thép này cũng tăng cao gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh cũng như sức khỏe con người. Các nhà máy sản xuất gang thép cũng phải đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe từ địa phương do vậy hệ thống xử lý nước thải cũng được nhiều nhà máy đặc biệt đầu tư để tránh phải chịu những hậu quả từ phía địa phuong.

Thời đại này công nghiệp đường sắt chỉ mới manh nha còn động cơ hơi nước thì không đủ chứng minh hiệu quả khi di chuyển trên các sườn núi dốc, vì vậy đường sắt leo núi được sử dụng phổ biến.

Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của tời cáp nhanh chóng ở Hoa Kỳ khi các mỏ bề mặt ở Vùng than Anthracite phía bắc và phía Nam được đào sâu hơn hàng năm.

Công ty kỹ thuật Adolf Bleichert & Co. của Đức được thành lập vào năm 1874 và bắt đầu xây dựng các đường xe điện trên không để khai thác tại Thung lũng Ruhr. Với các bằng sáng chế quan trọng và hàng chục hệ thống làm việc ở châu Âu, Bleichert thống trị ngành công nghiệp toàn cầu, sau đó cấp phép cho các thiết kế và kỹ thuật sản xuất của nó cho Trenton Iron Works, New Jersey, Hoa Kỳ để mở rộng hệ thống trên khắp nước Mỹ.

Adolf Bleichert & Co. đã tiếp tục xây dựng hàng trăm đường xe điện trên không trên khắp thế giới: từ Alaska đến Argentina, Úc và Spitsbergen. Công ty Bleichert cũng đã xây dựng hàng trăm đường xe điện trên không cho cả Quân đội Hoàng gia Đức và Wehrmacht.

Trong nửa cuối thế kỷ 19, các hệ thống dây cáp thép được sử dụng như một phương tiện truyền năng lượng cơ học bao gồm cả cho các tuyến cáp treo mới. Hệ thống dây cáp có giá bằng 1/10 và có tổn thất ma sát thấp hơn trục đường dây.

Vì những lợi thế đó nên hệ thống dây cáp được dùng để truyền tải điện năng từ khoảng cách vài km cho đến vài chục km.

Cấu tạo của dây cáp thép

Thành phần chính của dây cáp thép

Dây cáp thép cấu tạo gồm có các thành phần chính như sau:

• Sợi thép lõi (center wire)

• Sợi thép chính (wire) hay còn gọi là tăm cáp là thành phần cấu tạo nên các tao cáp

• Tao cáp (strand) do các sợi thép xoắn lại tạo thành

• Bó cáp / Sợi cáp (cable) hình thành từ việc bện các tao cáp lại với nhau

• Sợi cáp lõi (core) là thành phần quan trọng giúp định hình các tao cáp

Lõi cáp gồm 03 loại chính:

• Fiber core (FC) – lõi sợi tổng hợp / lõi đay: thường được chế tạo bởi nhựa polypropylene (PP) là chủ yếu. Nhưng người dùng có thể thay thế bằng sợi salu tự nhiên, hoặc sợi gai dầu, hay sợi nhân tạo khác.

• Strand Core (SC) – Lõi thép: là lõi có cấu trúc gần giống với tao cáp bên ngoài. Lõi thép này chỉ dùng trong dây cáp truyền tải điện là chủ yếu.

• Independent Wire Rope Core (IWRC) – Lõi cáp thép độc lập: Là một lõi được chọn từ một loại dây cáp thép, có đầy đủ cả lõi cáp lẫn tao cáp.

Các cách bện (xoắn) cáp (Lay)

Cáp thép có các kiểu bện thường gặp trên thị trường như sau:

• Left lay: xoắn trái
• Right lay: xoắn phải
• Regular lay hay Ordinary lay: Nghĩa là tao và sợi cáp được xoắn ngược hướng nhau (tao xoắn trái, sợi cáp xoán phải hoặc ngược lại)
• Lang lay: Nghĩa là hướng quấn tao và hướng quấn sợi cáp trên cùng 1 hướng và các sợi cáp tạo thành 1 góc cố định với trục của dây cáp.

Hướng của sợi cáp không ảnh hưởng tới lực kéo đứt của cáp, nhưng sự kết hợp về chiều xoắn của tao cáp và chiều xoắn của cả sợi cáp sẽ ảnh hướng lớn tới tính chất của sợi cáp thép.

Phân loại dây cáp thép

Phân loại theo số lần bện: gồm 3 loại: bện đơn, bện đôi, bện 3

• Cáp bện đơn: hay được gọi là tao cáp, các sợi cáp được bện xoắn lại 1 lần, dùng để treo hoặc buộc.
• Cáp bện đôi: gồm các dánh cáp bện lại với nhau tạo thành cáp. Loại này sử dụng nhiều nhất trong máy nâng.
• Cáp bện ba: được bện từ cáp bện đôi.

Phân loại theo cách bện: cáp bện xuôi và cáp bện ngược

• Cáp bện xuôi (lang lay): Chiều bện của các sợi trong dành với chiều bện của dành quanh lõi cùng chiều nhau. Loại này tuổi thọ cao, mềm dẻo, nhưng dễ bung ra và có xu hướng tự xoắn lại khi để chủng. Vậy nên, cáp bện xuôi thường được dùng trong việc neo giằng, cố định và thường được gọi là cáp neo giằng và dùng làm cáp thang máy hay pa lăng cáp nâng hạ của cần trục.
• Cáp bện ngược (regular lay): Chiều bện của các sợi trong dành ngược chiều với chiều bện các vành quanh lõi. Loại này có độ cứng, tuổi thọ cao, khó bung & không tự xoắn lại được nên thường ứng dụng trong những trường hợp như kéo gàu máy kéo. Cáp thép bện ngược được sử dụng làm cáp thép chống xoắn.

Phân loại theo số lõi: gồm lõi cứng, lõi mềm, nhiều lõi, không lõi

• Cáp lõi mềm cấu tạo có lõi được làm từ sợi thực vật như sợi đay, gai… Loại lõi này có tác dụng giữ dầu mỡ để bôi trơn cáp, giúp cáp mềm dẻo dễ uốn cong qua puli, tang tời.
• Cáp lõi cứng thường dùng để neo giữ, cố định vật. Cáp lõi cứng thường được dùng làm cáp cẩu hàng, cẩu trục.

Phân loại theo phương pháp xử lý bề mặt sợi cáp

Dựa vào cách xử lý bề mặt, dây cáp thép được chia làm hai loại chính: Cáp thép mạ kẽm và cáp thép đen (không mạ).

Cáp thép mạ kẽm: Trên bề mặt cáp được mạ một lớp kẽm không gỉ, có màu trắng sáng. Chính nhờ điểm này giúp cho sợi cáp rất bền dù cho sử dụng ở những môi trường khác nhau.

Cáp thép đen (không mạ) bề mặt của nó được phủ một lớp mỡ dầu mỏng để tránh sợi cáp bị oxy hóa hay bị gỉ trong quá trình sử dụng.

Ngoài ra còn có cáp thép bọc nhựa và cáp thép inox. Cáp thép bọc nhựa chính là cáp thép mạ kẽm nhưng được quấn bên ngoài một lớp nhựa PVC bền chắc để bảo vệ sợi cáp, kéo dài tuổi thọ và làm tăng tính thẩm mỹ cho cáp.

Thông số kỹ thuật của dây cáp thép

Có khá nhiều loại cáp thép được chào bán trên thị trường hiện nay: cáp chống xoắn, cáp cứng viễn thông, cáp mạ kẽm, cáp đen, cáp inox, cáp bọc nhựa…

Trong đó, việc sử dụng Bảng tra cáp thép được xem là cách đơn giản và nhanh nhất giúp người dùng tính được lực kéo của cáp thép thông qua đường kính, chiều dài, lực căng tối thiểu để dễ dàng lựa chọn sản phẩm cho phù hợp.

>> Xem thêm: Báo giá cáp bọc nhựa chất lượng cao – uy tín – giá tốt

Ứng dụng của dây cáp thép

Cáp thép dùng trong nâng hạ

Cáp thép sử dụng phổ biến trong công nghiệp nâng hạ. Loại này thường có hai dạng chính:

• Cáp thép chống xoắn: được dùng trong nâng hạ như cáp cẩu trục, cẩu tháp,…Nhằm hỗ trợ nâng hạ, di chuyển hàng hóa hay vật dụng trên cao.

• Sling cáp thép hay còn gọi là dây cáp bấm chì. Dòng sản phẩm này được gia công riêng theo từng yêu cầu cụ thể của người sử dụng. Có công dụng tạo sự gắn kết giữa móc cẩu của thiết bị nâng hạ với các kiện hàng hay thiết bị có trọng lượng lớn.

Cáp thép dùng làm cầu treo dân sinh

Không chỉ các nước phát triển trên thế giới, mà ngay tại Việt Nam đã có rất nhiều cây cầu có thiết kế dạng cầu treo, dây văng sử dụng vật liệu cáp thép xây dựng rất nhiều. Cáp thép chuyên dùng làm cầu treo dân sinh thường là các dòng cáp cẩu có tính chịu lực cao.

Loại cáp này có xuất xứ chủ yếu từ Hàn Quốc hoặc Liên Doanh Trung Mỹ. Bởi đối với các công trình cầu treo dân sinh đòi hỏi tính chuẩn xác cao về các thông số kỹ thuật. Vì vậy cần đảm bảo độ an toàn tuyệt đối khi đưa vào hoạt động.

Cáp thép sử dụng trong mục đích neo giằng

Cáp thép sử dụng trong mục đích neo giằng vật dụng tại công trình thường là các dòng cáp thép mạ kẽm hay cáp lụa mạ. Đây là dòng cáp có tải trọng không cao, nhưng ngược lại có tính ổn định tương đối tốt, dễ uốn cong khi sử dụng và có giá thành rẻ. Sử dụng chủ yếu vào việc: neo giằng giàn giáo, giúp giàn giáo đứng vững, đảm bảo an toàn trong lao động, neo giằng ván khuôn cột, giữ lắp dựng cột thép, giữ các mảng cốp pha cột, tường, trụ trong công đọạn đổ bê tông.

Cáp thép còn được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác

Trên thực tế, cáp thép không chỉ được ứng dụng trong mỗi ngành xây dựng, mà còn được phổ biến rộng rãi trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như:

• Đối với ngành giao thông như làm rào chắn đường lộ thường sử dụng cáp thép mạ kẽm. Để làm giàn căng các loại lưới nông nghiệp cho nhà lưới, nhà kính: cáp bọc nhựa được sử dụng. Một số ứng dụng của cáp bọc nhựa như lưới che nắng, lưới chắn côn trùng.
• Cáp bọc nhựa căng lưới vây cho sân bóng, sân tập golf.

Lựa chọn dây cáp thép cho mục đích sử dụng

Làm thế nào để bạn chọn được sợi dây cáp phù hợp nhất cho nhu cầu của bạn? Sau đây là các yếu tố phổ biến nhất được xem xét khi chọn một sợi dây cáp cho từng mục đích công việc.

Lực kéo

Lực kéo của dây cáp thường được đo bằng tấn (khoảng 1000 ký). Trong các tài liệu được công bố, lực kéo của cáp được thể hiện là lực phá vỡ tối thiểu (MBF) hoặc cường độ danh nghĩa (được in trên catalog). Chúng đề cập đến các chỉ số về lực kéo đã được chấp nhận bởi ngành công nghiệp dây cáp.

Khi được thử nghiệm về lực kéo, một sợi dây mới sẽ bị đứt ở mức bằng – hoặc cao hơn – lực phá vỡ tối thiểu được ghi trên sợi dây đó.

Chống mỏi cáp

Hiện tương chống mỏi cáp liên quan đến sự mỏi kim loại của các tăm cáp tạo nên bó cáp. Để đạt được chống mỏi cao, dây phải có khả năng uốn cong nhiều lần dưới áp lực lớn.

Để tăng khả năng chống mỏi dây thường được thiết kế bằng cách sử dụng một số lượng lớn sợi tăm cáp. Nó liên quan đến quá trình luyện kim cơ bản và đường kính của dây.

Nhìn chung, một sợi cáp được làm bằng nhiều sợi tăm cáp sẽ có độ chống mỏi lớn hơn sợi cáp có cùng kích thước nhưng được cấu thành bằng ít sợi tăm cáp hơn (và đường kính tăm cáp lớn hơn). Đó là vì kích thước tăm cáp nhỏ hơn có khả năng uốn cong tốt hơn khi dây cáp đi qua pu-li hay tang cáp (trống cáp).

Để giảm tác động của sự mỏi, sợi cáp không được uốn cong trên pu-li hoặc tang cáp có đường kính quá nhỏ đến mức làm cong cáp. Thông thường, khi sản xuất dây cáp người ta đều có các tiêu chuẩn chính xác cho kích thước pu-li và tang cáp để phù hợp với tất cả các kích cỡ sợi cáp.

Mọi sợi cáp đều chịu một mức độ mỏi khác nhau do áp lực uốn cong khi hoạt động. Và do đó độ bền của cáp sẽ  giảm dần theo thời gian sử dụng.

Chống nghiền

Nhìn chung, dây cáp lõi IWRC có khả năng chống nghiền hơn cáp lõi sợi tổng hợp (lõi bố / lõi đay). Dây cáp bện ngược (regular lay) có khả năng chống nghiền hơn cáp bện thuận (lang lay). Cáp 6 tao có khả năng chống nghiền hơn cáp 8 hay 19 tao. 

Chống ăn mòn và biến dạng

Chống xoắn

Tuy nhiên, mô-men xoắn này có thể gây ra sự xoay. Mô-men xoắn gây ra tải có thể được giảm do thiết kế của sợi cáp. Trong các sợi cáp chuẩn 6 tao và 8 tao, độ xoắn được tạo ra bởi các tao cáp bên ngoài và lõi IWRC.

Trong các dây cáp chống xoắn, lớp của các tao cáp bên ngoài nằm ngược hướng với lớp của tao cáp bên trong. Do đó các mô-men xoắn được tạo ra ở hai hướng ngược nhau và triệt tiêu lẫn nhau.

Bảng giá dây cáp thép

Công ty CAPVINA chuyên phân phối các sản phẩm dây cáp thép đa dạng chủng loại, có xuất xứ rõ ràng. Do đó bảng giá cũng luôn được cập nhật liên tục.

Để được báo giá chi tiết, Quý khách hàng vui lòng liên hệ qua Hotline được đính kèm bên dưới bài viết này.