橡胶软管是以橡胶配料为原料制造的软管 ,广泛应用于工业、农业、军工、医疗和民生。橡胶软管有纯胶软管(非增强软管) 和增强软管之分。增强橡胶软管系指在内胶层与外胶层之间或只在内胶层外面(无外胶层) 有一层或多层增强材料层的软管。增强层结构多种多样 ,而增强材料则基本有两大类:纤维和金属(金属增强材料一般为钢丝) 。钢丝增强材料是橡胶软管 ,尤其是高压软管的一个重要结构成分 ,在橡胶软管行业中有相当大的需求量。

为了更好地了解钢丝在橡胶软管中的作用和橡胶软管对钢丝的要求 ,下面分三个部分对钢丝在橡胶软管中的应用进行说明。

1 钢丝增强的橡胶软管

1. 1 软管压力等级

增强橡胶软管的工作压力 , 根据 SAE J 517 标准 ,大致分为 5 个等级:低压 ,中压 ,高压 ,甚高压 ,超高压。在同一等级内 ,压力因软管内径而定。在相同结构情况下 ,内径愈小 ,所能承受的压力就愈高; 内径愈大 ,所能承受的压力就愈低。

低压软管用纤维材料增强;中压软管可用纤维材料增强,也可用钢丝增强;而高压、甚高压和超高压软管一般均用钢丝增强,只有特殊用途的软管采用体积质量比钢丝小而抗拉强度比钢丝高的芳酰胺纤维材料增强。钢丝增强橡胶软管的增强层有编织结构和缠绕结构 ,有时也采用二者混合结构。在相同条件下 ,缠绕结构软管比编织结构软管具有更高的耐脉冲压力性能。这是因为缠绕钢丝之间没有如编织结构那样的交织点 ,钢丝之间不会发生局部磨擦。

1. 2 钢丝编织结构

编织结构由正反两个方向走向的两股钢丝以“两上两下”的形式相互交织而成 ,呈席纹结构 。根据软管压力要求 ,可为单层或双层 ,钢丝金属制品规格也有粗细之别。

 推荐931 编织网纹BioVinyl透明软管

颜色：透明,带编织纤维加强

温度：-15°C / +60°C

特性：食品级生物乙烯（BIO VINYL）软管，聚酯纤维加强，完全不含邻苯二甲酸盐类塑化剂。符合欧盟10/2011食品接触标准。内外壁平滑。

应用：液体食品的正压输送，包括低于20%浓度的酒精，压缩空气等所有工业领域        

1. 3 钢丝缠绕结构

缠绕结构由两组相邻层钢丝呈反向螺旋缠绕而成 ,钢丝不相互交织 。钢丝缠绕层为偶数层。根据软管压力要求 ,一般有 2 层、4 层和 6 层之分 ,钢丝也有粗细之别。

932 钢丝加强BioVinylt透明软管

颜色：透明，带螺旋钢丝加强

温度：-5°C / +65°C

特性：食品级生物乙烯材料（BIO VINYL）软管，带镀锌螺旋钢丝增强，符合修改后的欧盟10/2011食品接触安全标准，完全不含邻苯二甲酸盐类塑化剂，内外壁完全平滑。

应用：适用于液态食品物料(非油脂）的抽吸排放，例如：饮料、果汁、葡萄酒、醋、以及低于20%浓度的食用酒精。同时可广泛用于工业、农业、灌溉以及供水等领域。   

2     钢丝在橡胶软管中的作用

增强橡胶软管是一种可屈挠的导管,用于输送液体、气体和颗粒或粉末状固体物料 ,传递液压Π气压动力。无论是输送物料 ,还是传递动力 ,软管都要承受大小不等的内压或外压(正压或负压) 。因此 , 钢丝增强层的主要作用就是加强橡胶软管 ,使其具有耐正Π负压力的能力。橡胶软管在使用期间 ,尤其是液压软管 ,所承受的压力并不是恒定的。它要承受从 0 压力到 125 %工作压力之间的周期脉冲压力 , 有时还要承受更高的瞬间冲击压力。现行国家标准规定 ,钢丝编织软管的压力脉冲寿命为 20 万次 ,钢丝缠绕软管为 30 万和 50 万次 ,许多橡胶软管生产厂家声称 ,他们的钢丝编织软管和缠绕软管的脉冲寿命都达到 100 万次。

在橡胶软管设计中 ,需要对所要求的工作压力加上一个安全系数 ,即最小爆破压力与最大工作压力之比。安全系数从 2 到 5 不等 ,一般为 4 。橡胶软管 ,尤其是液压软管 ,在工作期间 ,不但要承受因压力而出现的内径增大、缩小和长度伸长、缩短的周期变化 ,而且还要承受因弯曲变形安装而造成的周期屈挠变化。此外 ,还存在着所输送的物料和传递动力的介质、气候和环境、高温和低温等对内胶层和外胶层的劣化作用。所有这些因素不但直接影响橡胶软管的使用性能 ,也影响软管的使用寿命。

在橡胶软管设计中 ,对钢丝的考虑主要是抗拉强度、韧性(屈挠性) 和规格 ,根据软管的压力等级选择适当的钢丝。一般说来 ,钢丝的抗拉强度愈低 ,屈挠性愈好 ,而抗拉强度愈高 ,尤其是在其上限 ,屈挠性就愈差 ,脆性就愈大。但是 ,更为重要的是开发强度高而同时屈挠性也好的钢丝 ,这将对橡胶软管的使用性能和使用寿命的提高起重要作用。

钢丝与橡胶的粘合对橡胶软管 ,尤其是液压软管的耐屈挠性能和脉冲性能是很重要的。橡胶软管成型硫化之后 ,管体各组份之间粘合良好 ,使管体成为一不可分割的整体 ,这是软管设计必须考虑的问题之一。除了在胶料配合和软管硫化方法等方面采取措施之外 ,钢丝的表面处理及其镀层与橡胶的粘结也是十分重要的。

 204油脂类食品级吸排软管         

颜色：蓝色带纤维钢丝双重加强

温度范围： -30 ℃/+90 ℃

管内部： 食品级白色NBR丁晴橡胶

加强层：双层高强度纤维线并嵌有螺旋钢丝加强筋 

管外管： 蓝色EPDM 三元乙丙橡胶 

洗消： 可用于持续数分钟的最高120摄氏度蒸汽消毒；最高50摄氏度时，用1%浓度的过氧乙酸，或者2%浓度的磷酸，或者5%浓度的氢氧化钠持续洗消数分钟。 

应用： 用于油脂类食品的抽吸和输送，特别适用于橄榄油、棕榈油等。

安全系数： 3:1 

3      钢丝

3. 1 钢丝的形态

不同用途需要不同的软管结构和规格 ,而不同的软管结构和规格则需要使用不同形态的钢丝作为增强材料。编织和缠绕橡胶软管使用单根钢丝。在编织和缠绕之前 ,使用合股机或导线机将钢丝从线轴导到锭子上。在编织机的锭子上 ,钢丝以若干根为一股 ,最多 12 根一股。在缠绕机的锭子上 ,每个锭子一根钢丝 ,3～6 个锭子为一组。

3. 2 钢丝的表面镀层

为了提高钢丝与橡胶的粘合性能 ,应对钢丝表面进行处理。钢丝表面通常要求镀黄铜 ( 铜锌合金) 、镀青铜(铜锡合金) 和镀锌 ,而以镀黄铜法最为常用。钢丝表面镀层通常为电镀 ,电镀之后的钢丝在橡胶软管硫化过程中 ,橡胶与钢丝的界面发生交联反应 ,生成铜和锌的硫化物 ,使钢丝与橡胶具有良好的粘结性能 ,使其合成一体。

钢丝表面镀层中铜的含量和镀层的厚度对钢丝与橡胶的粘合性能有较大影响。黄铜镀层的厚度一般为 0. 14～0. 32μm ,铜的质量分数为(68 ±4) % ;青铜的厚度一般为 0. 08～0. 20μm ,铜的质量分数为90 %～98 % ;镀锌量一般为 2～3 gΠkg 。

编织和缠绕橡胶软管用的钢丝总的性能要求为强度高 ,韧性好 ,延伸率小 ,具有良好的抗脉冲疲劳性能。

合股钢丝绳由多根钢丝捻制而成 ,要求捻合均匀 ,不松散 ,无应力 ,平直柔软;并注意表面清洁 ,不得锈蚀和污染。

大口径橡胶软管增强螺旋线用钢丝为圆的冷拉钢丝 , w ( C) 为 0 . 35 %～0 . 60 % , 钢丝应具有适宜的模量和强度 ,以及良好的韧性 ,避免钢丝在缠圈过程中脆断。为了防止钢丝表面锈蚀 , 应在加工过程中涂镀防锈铜镀层 。

输油胶管、钻探胶管和部分大口径胶管采用扁钢丝作骨架材料 ,一般用量较少 。

钢丝是增强橡胶软管的重要构成材料。它在软管承受压力、脉冲、冲击和屈挠等方面起着关键作用。应该说 ,没有钢丝就不可能有高压、超高压和特种大口径橡胶软管。虽然芳酰胺纤维强度比钢丝高 ,体积质量比钢丝低 ,且耐高温 ,在某些应用中显示出其优势 ,但是钢丝的增强地位是不可取代的。