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標(biāo)題摘要內(nèi)容

QC Lab：終極強(qiáng)度檢測(cè)

來源：Black Diamond | 作者：himalaya | 發(fā)布時(shí)間：2018-06-05 | 1905 次瀏覽 | 分享到:

你是否曾經(jīng)疑惑過，當(dāng)機(jī)械塞以傘狀方式張開放置到裂縫中的時(shí)候，它的強(qiáng)度到底有多大？或者是，打上繩結(jié)的扁帶強(qiáng)度是否受到影響？在今天的QC Lab里，KP和他的團(tuán)隊(duì)，用他們最擅長的方式—破壞性檢測(cè)—為你答疑解惑！來看看我們從終極強(qiáng)度檢測(cè)中得到的數(shù)據(jù)和結(jié)論吧。

非常感謝為此次QC Lab 檢測(cè)出謀劃策的所有人員。有些點(diǎn)子很棒，有些點(diǎn)子很瘋狂，有些我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，有些還未成型。這里，我們并不深入探索和研究專一的主題；我們只是采取快速簡單的做法，用破壞性方式檢測(cè)一些裝備，然后做出不涉及繁瑣細(xì)節(jié)的簡單探討。

我征募了我們的一名質(zhì)量工程師，以及工廠里的攝影巫師，一起花了好幾個(gè)小時(shí)時(shí)間，在我們值得信賴的拉力測(cè)試儀上，破壞裝備。

這里我們采取的是典型的“非科研”風(fēng)格，我們的樣本數(shù)量 n=1，也就是說每個(gè)測(cè)試只有一個(gè)樣本數(shù)據(jù)。雖說我總是聲明這只是一種信息性質(zhì)的數(shù)據(jù)，僅供探討之用；但是總有很多數(shù)學(xué)家、科學(xué)家、工程師給我反饋說這個(gè)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性，因?yàn)闃颖緮?shù)量太少。

我懂。

如果他們想要對(duì)任一款攀登裝備做一個(gè)全面的科學(xué)研究，那可真的是太好了；采集的數(shù)據(jù)越多，就越可以為所有的新老攀登者提供更好的信息和指導(dǎo)。

關(guān)于檢測(cè)

圖片：Andy Earl

我們決定檢測(cè)一些最基本裝備：巖石塞，六角塞，機(jī)械塞，扁帶，以及保護(hù)環(huán)。我們探索一下它們的終極斷裂強(qiáng)度，看看它們從哪里斷裂，并研究一下為什么。

說到攀登裝備的終極斷裂強(qiáng)度，我們通?？紤]的是在野外的典型攀登情景下，加在裝備上的負(fù)荷；當(dāng)然，我們也得記住，有時(shí)候荷載會(huì)超出典型情景的界限。Petzl的朋友剛剛就此議題發(fā)布了一篇短文，關(guān)于真實(shí)使用情形中的真正荷載問題，很值得一讀，也可以更好的了解關(guān)于攀登裝備所需強(qiáng)度的背景知識(shí)，這里是鏈接：

Forces At Work in a Real Fall（沖墜時(shí)的受力）

https://www.petzl.com/US/en/Sport/Forces-at-work-in-a-real-fall

巖石塞和六角塞

不同尺寸的巖石塞和六角塞，往往有不同的額定強(qiáng)度。這是因?yàn)樗鼈兪褂玫睦|索直徑不同，以及塞頭的不同尺寸導(dǎo)致纜索或尖銳或柔和的彎曲弧度而造成的。有些人問巖石塞一般從哪里斷裂，于是我們拉斷了幾個(gè)便于比對(duì)。

我們使用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塞體夾具和六角固定器，形成完美的塞子放置位，然后在另一端扣上鐵鎖，模擬真實(shí)使用場(chǎng)景。

#1 巖石塞–額定強(qiáng)度–2kN

斷裂強(qiáng)度3.3kN–塞頭端纜索斷裂

非常細(xì)的纜索，在塞頭部位彎曲成細(xì)窄半徑，所以在這個(gè)位置斷裂毫不意外。這些超小塞子一般用于器械輔助攀登，它們不會(huì)承受超過2千牛的荷載。

#5 巖石塞–額定強(qiáng)度–6kN

斷裂強(qiáng)度8.3kN–塞頭端纜索斷裂

同樣的，此次實(shí)例中依然是塞頭端纜索斷裂。這個(gè)荷載強(qiáng)度，在實(shí)際操作中不太常見，但有可能出現(xiàn)。

#11 巖石塞–額定強(qiáng)度–10kN

斷裂強(qiáng)度11.2kN–鐵鎖端纜索斷裂

纜索直徑較粗，塞頭端彎曲弧度柔和，于是斷裂位置轉(zhuǎn)換到了鐵鎖端較為尖銳彎曲的部位。當(dāng)然，依然是在超過額定強(qiáng)度的力度下，這個(gè)力度，在現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)攀登序列中也幾乎不可能出現(xiàn)。

#4 六角塞–額定強(qiáng)度10kN

斷裂強(qiáng)度11.4kN–鐵鎖端纜索斷裂

與上一個(gè)塞子情景類似。

#6 六角塞–額定強(qiáng)度10kN

斷裂強(qiáng)度11.9kN–鐵鎖端纜索斷裂

如今六角塞都配置了纜索，請(qǐng)注意，一個(gè)六角塞，如果與塞子配置同樣直徑的纜索，那么它也很可能會(huì)在同樣的荷載強(qiáng)度下斷裂。

#6 六角塞–采用 6mm 輔繩懸掛

斷裂強(qiáng)度7.4kN–塞頭端輔繩斷裂

我們的一位制造工程師，挖掘了自己的裝備庫，發(fā)現(xiàn)了一些老舊的六角塞，穿在里面的是輔繩。實(shí)際上，在我剛開始攀巖的那些日子，六角塞只有塞頭，沒有纜索，沒有輔繩，什么連接方式都不帶。你得自己穿6mm輔繩上去，打上雙漁人結(jié)。

為了對(duì)比強(qiáng)度，我們也按照老法兒實(shí)驗(yàn)了一下，看看使用纜索的新派做法是否真的屬于明智之舉。當(dāng)然，為了避免毀壞Taylor 的古董裝備，我們是從一個(gè)全新六角塞上割斷纜索，重新套上一根6mm輔繩。毫不奇怪，比使用纜索時(shí)強(qiáng)度小多了，輔繩最后被六角塞上的孔洞邊緣割斷了。

在六角塞上配置纜索，不僅讓它更為強(qiáng)韌，而且會(huì)更容易放置，具有更好的功能性，也更容易取出，因?yàn)槔|索相對(duì)來說較為硬實(shí)。配置軟性輔繩的六角塞，像一根濕面條一般松散耷拉，很難操作。

機(jī)械塞

不同尺寸的機(jī)械塞有不同的額定強(qiáng)度。不同風(fēng)格的機(jī)械塞，也會(huì)有不同的額定強(qiáng)度，并且會(huì)以不同的方式斷裂。絕大多數(shù)人沒見過以終極斷裂強(qiáng)度檢測(cè)機(jī)械塞（拉斷它們！），所以我們決定以不同的放置方式拉斷幾個(gè)給大家看。

心疼嗎？

破壞之王KP可不是浪得虛名，

他的工作間里有無數(shù)的裝備殘骸！

#1 Camalot–額定強(qiáng)度14kN

–以50%收縮狀態(tài)檢測(cè)

斷裂強(qiáng)度15.5kN–大拇指環(huán)處纜索斷裂

一個(gè)非常漂亮的紅色機(jī)械塞，用教科書式的放置方式進(jìn)入檢測(cè)。在通常的攀登情形下，我們幾乎不可能出現(xiàn)這個(gè)范圍的荷載，如果真的出現(xiàn)，可能有更大的麻煩在等著你了。

很多人疑惑，為什么我們?cè)跈C(jī)械塞上配置了雙厚度的扁帶？讓我來告訴你。

其實(shí)我以前在

QC Lab: Reslinging Camalots and C3s

https://www.blackdiamondequipment.com/en_US/qc-labreslinging-camalots-and-c3s.html

這篇文章里闡釋過，

雙厚度的扁帶能均勻分配荷載，防止纜索緊縮掐擠，割斷扁帶。同時(shí)還可以防止纜索在承受沖墜時(shí)被扭曲，從而讓機(jī)械塞強(qiáng)度更大。

#1 超輕機(jī)械塞–額定強(qiáng)度 12kN

–以50%收縮狀態(tài)檢測(cè)

斷裂強(qiáng)度18kN–銷釘處纜索斷裂

超輕機(jī)械塞，斷裂的位置跟C4機(jī)械塞不同。超級(jí)強(qiáng)韌的Dynex 內(nèi)核，環(huán)繞塞頭處細(xì)窄半徑的銷釘，這里成為破壞性測(cè)試時(shí)最薄弱的地方。

#1 機(jī)械塞–額定強(qiáng)度 14kN

–以傘狀張開（被動(dòng)方式）檢測(cè)，50%間距

斷裂強(qiáng)度15.2 kN–齒輪片損毀

在我超過25年的攀登生涯中，從來沒有以傘狀方式放置機(jī)械塞；如果有誰打算這么做，事實(shí)證明其強(qiáng)度是相當(dāng)可觀的。在被動(dòng)放置方式下，雙軸機(jī)械塞不僅強(qiáng)韌結(jié)實(shí)，同時(shí)還提供更大的齒輪片范圍。

#1 機(jī)械塞–額定強(qiáng)度 14kN

–以傘狀張開（被動(dòng)方式）檢測(cè)，間距較窄

斷裂強(qiáng)度15.4kN–大拇指環(huán)處纜索斷裂

我們檢測(cè)了另一個(gè)機(jī)械塞，依然是被動(dòng)方式放置，但間距較窄。其失效模式很典型：大拇指環(huán)處纜索斷裂。當(dāng)然，如果你要以傘狀方式放置機(jī)械塞，間距越窄越好。

扁帶圈：鋼索 VS 尼龍 VS Dynex

從前，大家都是自己打結(jié)做扁帶圈。如今，機(jī)制扁帶圈更為常見，通常它們采用尼龍或者 Dyneema/Spectra/Dynex（其實(shí)這些都是同一種東西）制作。

現(xiàn)在我們以拉拔檢測(cè)方式，展示扁帶圈的終極斷裂強(qiáng)度；期間你可以看到不同材質(zhì)的不同延展性和它們是如何斷裂的；另外，我們也用了一個(gè)“鋼質(zhì)纜索圈”作為對(duì)比。我們使用12毫米銷釘，以避免檢測(cè)過程中出現(xiàn)鐵鎖斷裂的潛在可能性。

3/16”鋼纜，雙型鍛接頭–60cm

斷裂強(qiáng)度 27.1kN–鐵鎖端纜索斷裂

重量：154g

這個(gè)只是作為參考，以及進(jìn)行強(qiáng)度和彈性的對(duì)比。

18mm 尼龍扁帶圈–機(jī)制

–60cm–額定強(qiáng)度–22kN

斷裂強(qiáng)度27.2 kN–銷釘處扁帶斷裂

重量：37g

尼龍扁帶圈比鋼纜的彈性好多了。

10mm Dynex 扁帶圈–機(jī)制

–60cm–額定強(qiáng)度 22kN

斷裂強(qiáng)度 27.4kN–銷釘處扁帶斷裂

重量：20g

人們說Dynex 跟鋼纜一樣結(jié)實(shí)。在此次檢測(cè)中，這個(gè)結(jié)論是正確的。這條60厘米的機(jī)制10毫米Dynex 扁帶圈，重量大約只有20克，斷裂強(qiáng)度卻超過了27千牛。作為比照，3/16”鋼纜的重量是154克，在差不多同樣的力度下—27千牛多一點(diǎn)—被拉斷；而60厘米機(jī)制18毫米扁帶圈重量是36克，斷裂強(qiáng)度也是27千牛多一點(diǎn)。

強(qiáng)度/重量比

拉伸量（荷載 VS 位移）

從曲線圖中可以看出，鋼纜直到在27千牛斷裂之前，沒有拉伸太多，也就1英寸多一點(diǎn)。Dynex 拉伸量是鋼纜的幾乎四倍，在同樣的荷載下斷裂。是的，Dynex 比鋼纜延展性好。然后再看看尼龍，它的拉伸量是Dynex 的兩倍，鋼纜的八倍，斷裂強(qiáng)度都差不多。

這就是為什么我們要根據(jù)使用目的來選擇最恰當(dāng)?shù)难b備。

輕裝快進(jìn)的項(xiàng)目，可以采用Dynex，你得甘愿承受系統(tǒng)中較高的荷載，因?yàn)?/span>Dynex 彈性緩沖沒那么好。如果對(duì)重量沒那么計(jì)較，如果你希望整個(gè)系統(tǒng)能更多吸收沖擊能量，那么請(qǐng)選擇更具彈性的裝備。

扁帶圈：有問題的扁帶圈

18mm 尼龍扁帶圈，有個(gè)小洞–機(jī)制

–60cm–額定強(qiáng)度–22kN

斷裂強(qiáng)度19.4kN–孔洞處斷裂

這次的檢測(cè)很有趣，因?yàn)榇蟠蟪龊跷覀兊囊饬?。這條扁帶是從我的辦公室翻出來的，沒人知道它的來歷，干什么的，或者使用歷史之類的。在把它放進(jìn)拉力測(cè)試儀的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)上面有個(gè)很小的，但肉眼可見的小孔，直徑大概1毫米吧。我們覺得這沒什么，尼龍的彈性很好嘛，它應(yīng)該能支撐到額定的22千牛吧。所以，當(dāng)它在19千牛爆裂，并伴隨砰的一聲巨響，甚至嚇到了旁邊的人群時(shí)，我們真的有點(diǎn)驚訝。

額外的收獲：

1. 絕不要盲目相信從KP辦公室拿到的任何東西。

2. 檢查裝備是個(gè)好習(xí)慣。

3. 即使是非常微小、看上去毫不可疑的問題，也會(huì)大大影響強(qiáng)度、耐久度等等。

4. 如果你在檢測(cè)之前發(fā)現(xiàn)不對(duì)勁的地方，那么一定先拍個(gè)照—我們就沒拍，太倒霉了。

18mm 尼龍扁帶圈–我們專門戳了個(gè)洞–機(jī)制

–額定強(qiáng)度–22kN

斷裂強(qiáng)度16.7 kN–孔洞處斷裂

基于前面的檢測(cè)，我們?cè)噲D重現(xiàn)一次，于是在一條扁帶上戳了個(gè)洞。這個(gè)洞要稍微大一點(diǎn)，而且有點(diǎn)爛稀稀的。這一次，毫不意外的，它沒有達(dá)到額定強(qiáng)度就斷裂了。

??再次重申：使用之前請(qǐng)檢視你的裝備。如果有任何疑慮，最好淘汰更換。

扁帶圈：打結(jié)的扁帶圈

機(jī)制扁帶圈必須達(dá)到22千牛的強(qiáng)度，才能通過CE 標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。不過有些人依然喜歡購買扁帶，自行打結(jié)制作扁帶圈。而另一些時(shí)候，身處野外，你不得不割斷扁帶圈，以便圍繞樹木或石頭制作保護(hù)點(diǎn)。所以，我們也檢測(cè)了一些打結(jié)的扁帶圈的強(qiáng)度。

18mm 尼龍扁帶圈–割斷后用水結(jié)連接

斷裂強(qiáng)度20.1kN –繩結(jié)處斷裂

不出意料，它比機(jī)制扁帶圈的斷裂強(qiáng)度小，在繩結(jié)處斷裂也很正常。絕大部分情況下，繩結(jié)是最薄弱的環(huán)節(jié)。

10mm Dynex - 水結(jié)

7.7kN時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)

這就是為什么不建議大家購買 Dynex/Dyneema/Spectra 扁帶自行打結(jié)的原因。這種材質(zhì)非?；?，繩結(jié)很難固定卡緊。

??提醒：不要采用自行打結(jié)的方式制作 Dynex 扁帶圈！

10mm Dynex - 水結(jié)

7.8kN時(shí) 出現(xiàn)滑動(dòng)

為了確認(rèn)一下，我們使用了另外一條樣本，打結(jié)檢測(cè)。結(jié)論相同：不要采用自行打結(jié)的方式制作Dynex 扁帶圈！

隨意的一條扁帶 - 水結(jié)

斷裂強(qiáng)度13.9kN

其實(shí)各種像扁帶一樣的東西很多，有時(shí)候是否“強(qiáng)韌結(jié)實(shí)”并不那么明顯。

我又一次從辦公室的地板上撿了一條扁帶。我不知道它從哪里來，或者說以前做什么用的，可能是背包束帶，或者滑雪褲的腰帶，或者什么什么的。我們打了個(gè)水結(jié)，它承受的荷載大約14千牛。還不錯(cuò)，但比18毫米尼龍打結(jié)制作的扁帶圈和機(jī)制扁帶圈差得遠(yuǎn)。

??提醒：不要盲目相信任何“看上去”像攀登扁帶的東西。

保護(hù)環(huán)

安全帶上的保護(hù)環(huán)非常結(jié)實(shí)。很久以前我們做過關(guān)于保護(hù)環(huán)的檢測(cè)

QC Lab: Strength of Worn Belay Loops。

https://www.blackdiamondequipment.com/en_US/experience-story?q=qc%20lab%20belay%20loops&format=landing&cid=qc-lab-strength-of-worn-belay-loops

隨著CE 對(duì)安全帶標(biāo)準(zhǔn)的完善，不再有專門針對(duì)保護(hù)環(huán)的檢測(cè)。在檢測(cè)過程中，保護(hù)環(huán)是整個(gè)安全帶系統(tǒng)的一部分，必須能承受15千牛的荷載。

絕大部分Black Diamond 的安全帶，在保護(hù)環(huán)上有一層保護(hù)性扁帶，保護(hù)里層的套結(jié)加固縫線免于磨損；所以，在對(duì)保護(hù)環(huán)進(jìn)行破壞性測(cè)試的時(shí)候，其實(shí)是保護(hù)層首先剝離。

這個(gè)情形看上去真的很酷！于是我們拉斷了幾個(gè)保護(hù)環(huán)。

保護(hù)環(huán)–額定強(qiáng)度–15kN

樣本1–斷裂強(qiáng)度22.9kN–套結(jié)加固線處斷裂

樣本 2–斷裂強(qiáng)度21.9kN–套結(jié)加固線處斷裂

保護(hù)性覆蓋層首先噼啪開裂，在較低荷載下砰地?cái)嗔?，但整個(gè)保護(hù)環(huán)的終極斷裂強(qiáng)度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)地典型使用所需的強(qiáng)度。

主要收獲

小號(hào)巖石塞沒有大號(hào)巖石塞結(jié)實(shí)，纜索會(huì)斷裂。
不要在六角塞上穿輔繩使用，這樣很難放置，而且輔繩在較低荷載下就會(huì)被割斷。
C4機(jī)械塞會(huì)在大拇指環(huán)處斷裂，雙厚度扁帶可以有效防止被纜索割斷。
超輕機(jī)械塞會(huì)在塞頭附近的鉚釘處斷裂。
雙軸機(jī)械塞，以傘狀方式放置式依然很強(qiáng)韌。
Dynex 真的像鋼索一般結(jié)實(shí)。
尼龍的彈性比Dynex 好。
小洞、小破損也會(huì)嚴(yán)重削弱扁帶強(qiáng)度。請(qǐng)留意檢視裝備。
打結(jié)的尼龍扁帶圈可以使用。
不要用Dynex 材質(zhì)打結(jié)制作扁帶圈，它會(huì)在較低荷載下開始滑動(dòng)。
即使一條帶子“看上去”很像結(jié)實(shí)的扁帶，事實(shí)可能并不如此。
保護(hù)環(huán)非常結(jié)實(shí)。
不要相信從KP 辦公室拿到的任何東西。

祝各位安全攀登！

關(guān)于Kolin Powick（KP）

KolinPowick（KP）是來自加拿大卡爾加里的機(jī)械工程師。他在工程領(lǐng)域有著近20年的經(jīng)驗(yàn)，2002年出任Black Diamond 的全球質(zhì)量總監(jiān)。Kolin 負(fù)責(zé)監(jiān)督所有對(duì)Black Diamond 裝備進(jìn)行的檢測(cè)，包括從原型試制階段到一直持續(xù)的最終產(chǎn)品隨機(jī)抽樣測(cè)試。如果你有什么技術(shù)問題想請(qǐng)教KP，發(fā)郵件至：askkp@bdel.com，他會(huì)盡量回復(fù)。

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