La produzione della fune d'acciaio prevede tre processi fondamentali: trafilatura, torsione del trefolo e chiusura della fune.
Trafilatura
Materie prime: nel contesto della produzione di funi in acciaio, la trafilatura si riferisce a un processo in cui le materie prime vengono sottoposte a decapaggio, fosfatazione, disincrostazione e trafilatura iniziale. Attraverso una o più fasi di trafilatura, la struttura molecolare del materiale viene alterata per raggiungere il diametro target.
Le materie prime includono metalli ferrosi con diametro di 0,14–10,00 mm e metalli non-ferrosi con diametro di 0,01–16,00 mm.
Decapaggio: il processo di utilizzo di una soluzione acida per rimuovere ruggine e scaglie di laminazione dalla superficie della materia prima. Nella produzione di funi metalliche, questa operazione è nota anche come decalaminazione; rimuove principalmente gli ossidi dalla vergella per evitare che impurità come la ruggine interferiscano con il processo di scomposizione o danneggino le matrici di trafilatura.
Fosfatazione: in poche parole, si tratta di un processo in cui il materiale viene immerso in una soluzione di fosfato per formare sulla sua superficie una pellicola di fosfato insolubile in acqua-, garantendo un certo grado di resistenza alla corrosione.
Disegno di scomposizione: il materiale viene forzato attraverso un foro sagomato-rotondo, quadrato, ottagonale o altri profili speciali-al centro di una fustella da disegno. Quando il metallo viene forzato attraverso l'apertura dello stampo, sia le sue dimensioni che la sua forma cambiano.
Filo trafilato a freddo-: quando il normale acciaio tondo viene forzato attraverso un foro più piccolo del suo diametro originale, il diametro diminuisce mentre la lunghezza aumenta; ripetendo questo procedimento si riduce ulteriormente il diametro. Questa deformazione plastica aumenta la durezza dell'acciaio ma ne elimina in gran parte la duttilità. Tale acciaio è adatto per applicazioni che richiedono elevata resistenza piuttosto che duttilità.
Rinvenimento: poiché la struttura molecolare del filo è stata alterata, è necessario il rinvenimento per ripristinarne la struttura interna. Ciò facilita l'ulteriore trafilatura, riduce il rischio di rottura e consente al filo di raggiungere la resistenza desiderata-nello specifico, la resistenza alla trazione. Questa resistenza è il risultato del processo di trafilatura, non del trattamento termico; ciò costituisce la differenza principale tra la produzione di funi d'acciaio e la lavorazione meccanica generale. Le resistenze alla trazione standard includono 1470, 1570, 1670, 1770, 1870 e 1960 N/mm². Una maggiore resistenza si traduce in una maggiore capacità di trazione ma in una ridotta tenacità; pertanto, la resistenza adeguata deve essere selezionata in base all'applicazione specifica piuttosto che optare semplicemente per la resistenza più elevata disponibile. Sebbene le funi metalliche ad alta-resistenza offrano una capacità di trazione superiore, tendono ad essere inferiori in termini di resistenza all'usura e flessibilità.
Torsione del filo
Il tipo, la struttura, le materie prime e il processo di produzione delle funi metalliche sono determinati dall'applicazione prevista. Le funi metalliche per uso generale-utilizzano fili di acciaio al carbonio-a sezione rotonda con diametri compresi tra 0,1 e 6,0 mm. I fili a Z-e altri fili sagomati vengono utilizzati nella produzione di funi metalliche sigillate e semi-sigillate. I tipi di funi metalliche classificati in base all'applicazione includono cavi per ponti sospesi, trefoli minerari, cavi per binari per funivie aeree, cavi di trazione per meccanismi di azionamento, funi per ascensori e funi di ancoraggio per il raggruppamento e il traino di carichi. La varietà delle funi metalliche è in continua espansione e le strutture diventano sempre più complesse; oltre a vari fili rivestiti vengono utilizzati anche fili in acciaio inossidabile e bimetallici. Per garantire sicurezza e affidabilità, le funi metalliche devono possedere resistenza adeguata, buona flessibilità, cordatura compatta e resistenza alla compressione, all'usura, alla corrosione e alla fatica-dove la resistenza è il fattore più critico.
Le strutture-sezionali includono trefoli tondi a contatto-punto, trefoli tondi a contatto-lineare, trefoli tondi a contatto-superficiale, trefoli sagomati, trefoli non{5}rotanti a strato singolo-, tipi sigillati e tipi piatti. Le funi metalliche a trefoli tondi a contatto superficiale-sono prodotte trafilando i trefoli di contatto della linea-attraverso una filiera (come una filiera di trafilatura-o una filiera a rulli) utilizzando la forza di trazione della macchina di cordatura. Durante il processo di cordatura vengono applicate due misure anti-corrosione: lubrificazione (oliatura) e rivestimento.
Lubrificazione: tutte le funi metalliche devono essere lubrificate. I nuclei delle fibre sono impregnati di olio; il lubrificante deve proteggere l'anima della fibra dalla decomposizione, impedire la ruggine dei fili di acciaio, nutrire le fibre e fornire lubrificazione interna alla fune metallica. La lubrificazione superficiale prevede l'applicazione di uno strato uniforme di lubrificante antiruggine-sulla superficie di ogni filo all'interno del trefolo. Per le funi utilizzate nei sollevamenti a frizione o nelle miniere con elevata esposizione all'acqua, viene applicato un "grasso nero" ad alto-attrito e resistente all'acqua-; per le altre applicazioni viene utilizzato un "grasso rosso" con spiccate proprietà filmogene e antiruggine, applicato in strato sottile per garantire la pulizia durante il funzionamento.
Rivestimenti: le opzioni includono zincatura, alluminizzazione e rivestimento in nylon o plastica. La zincatura si distingue in rivestimenti sottili (filo zincato prima della trafilatura) e rivestimenti spessi (filo zincato dopo trafilatura); i rivestimenti spessi determinano proprietà meccaniche leggermente inferiori rispetto alla fune metallica lucida (non rivestita), ma sono adatti per ambienti altamente corrosivi. La fune metallica alluminizzata offre una resistenza superiore alla corrosione, all'usura e al calore rispetto alla fune zincata-rendendola ideale per i pescherecci e le miniere contenenti H2S-ed è prodotta utilizzando il metodo "galvanizzare-prima-disegnare". Le funi metalliche rivestite in nylon-plastica vengono prodotte rivestendo la fune finita o rivestendo i trefoli prima di chiuderli in una fune; il primo è utilizzato per applicazioni statiche, mentre il secondo per applicazioni dinamiche.
Processo di avvolgimento: le bobine di filo di acciaio vengono riavvolte sulle bobine (bobine) della macchina torcitrice-oppure il filo viene avvolto direttamente sulle bobine dalla macchina trafilatrice-. La torsione del filo comporta la torsione dei fili in un filo. I tipi di macchine torcitrici-includono macchine a gabbia-, tubolari, tubeless e a doppia-torsione. Il diagramma mostra un torcitoio a 12-bobine tubolari-torcitoio: (1) bobina per lo strato interno di trefoli; (2) cilindro della macchina rotante contenente 12 bobine completamente avvolte con filo; (3) filiera di formazione del filo-; (4) trascinare-dalla ruota; e (5)-bobina di raccolta per lo strato esterno dei fili. Una rotazione completa del tamburo corrisponde alla lunghezza di avvolgimento del trefolo (la distanza che il trefolo avanza attraverso la ruota di traino).
Chiusura a corda
Questo è il processo di produzione della fune metallica disponendo i trefoli secondo uno schema elicoidale attorno alla linea centrale dell'anima della fune su una macchina per la chiusura della fune-. Il processo di chiusura deve rispettare rigorosamente le specifiche di produzione. Una volta scelta la macchina chiuditrice, i trefoli devono essere accuratamente abbinati; le loro specifiche, struttura, direzione di avvolgimento (vedere "metodi di avvolgimento della fune metallica") e lunghezza devono soddisfare i requisiti delle specifiche di produzione della fune metallica. Una volta selezionati i trefoli, la bobina contenente il trefolo viene montata sul portabobina della macchina chiuditrice. Le procedure per l'installazione della bobina, l'infilatura del trefolo, la regolazione dei parametri di torsione e l'effettiva operazione di torsione durante il processo di chiusura sono identiche a quelle utilizzate durante la formazione del trefolo; l'unica differenza sta nella specifica tecnologia di torcitura impiegata. La torsione della fune metallica è classificata in tre tipi: posa singola-, doppia- posa e tripla- posa.
Il metodo e il processo di torsione per le funi metalliche a singola-avvolgimento sono essenzialmente gli stessi di quelli per i trefoli di identica costruzione. La distinzione è che nelle funi metalliche a singola-avvolgimento, la direzione di avvolgimento dei fili negli strati successivi che circondano l'anima si alterna, con la direzione di avvolgimento complessiva definita da quella dello strato più esterno di fili. Le funi metalliche a spirale bloccata-sono un tipo di fune-a posa singola; sebbene il loro metodo di torsione assomigli a quello delle corde single-fatte da trefoli rotondi, una differenza fondamentale è che i fili sagomati che circondano l'anima devono essere posizionati in modo tale che le loro facce più larghe puntino costantemente verso la superficie esterna della corda. L'avvolgimento dei fili sagomati attorno al nucleo di una fune a spirale bloccata- viene generalmente eseguito su attrezzature specializzate.
Le funi metalliche a doppio-avvolgimento sono generalmente formate attorcigliando insieme 2, 3, 4, 6, 7 o 8 trefoli. Con configurazioni che vanno fino a 36 trefoli, offrono una grande varietà e strutture complesse, rendendole il tipo di fune metallica più utilizzato. La configurazione a sei-fili è la più comune. È possibile produrre corde a doppio avvolgimento di diametro da piccolo- a medio--utilizzando macchine cordatrici/chiuditubi. Le funi-di grande diametro-in particolare quelle con avvolgimento parallelo (vedi "Metodi di avvolgimento delle funi metalliche")-vengono prodotte utilizzando macchine chiuditrici del tipo-a culla. Le corde realizzate con trefoli sagomati possono essere prodotte utilizzando attrezzature specializzate o deformando i trefoli rotondi in trefoli sagomati su una macchina di chiusura standard prima di attorcigliarli nella corda finale. Le funi metalliche a contatto-superficiale possono essere prodotte utilizzando il metodo di torsione del filo sagomato-o il metodo di compressione plastica. Il metodo di compressione plastica prevede di sottoporre i trefoli rotondi alla trafilatura o alla compressione con rulli durante il processo di formazione dei trefoli-; ciò induce una deformazione plastica nei fili costituenti e altera il loro stato di contatto prima che i trefoli vengano inseriti in una fune metallica. Il processo di produzione della fune metallica a tripla-avvolgimento è identico a quello della fune a doppia-avvolgimento, differendo solo per il numero di fasi di torsione coinvolte.
Tutte le funi metalliche sono prodotte per essere anti-rotanti (o "disposte-morte"). Questa caratteristica di non-rotazione è ottenuta pre-deformando i trefoli durante il processo di-chiusura della corda. Per le funi metalliche con anima metallica, è possibile impiegare anche il trattamento termico per ottenere questa proprietà. Per migliorare sia le prestazioni meccaniche che le caratteristiche di non-rotazione, i processi di raddrizzamento dei trefoli sono ampiamente utilizzati durante la-formatura dei trefoli e la-chiusura della fune-oltre alla pre-deformazione dei trefoli-per eliminare le tensioni residue generate durante la produzione.
Un bagno di lubrificazione è posizionato tra la ruota di traino-e l'unità di recupero-della macchina chiudifune-per rivestire la fune metallica. Dopo la lubrificazione, la fune passa attraverso un meccanismo di spostamento e viene avvolta uniformemente sulla bobina di tensione. Al termine del processo, l'estremità della fune viene fissata con un filo di legatura morbido e fissata alla flangia della bobina.
