In una linea di trafilatura il cabestano ha un compito preciso: tirare il filo attraverso la filiera alla velocità richiesta, spira dopo spira. Il tiro passa dalla macchina al filo per attrito, sulla fascia di tiro, cioè la zona del cabestano su cui il filo si avvolge. Quando quel contatto perde stabilità, il filo scorre sulla superficie più del previsto: è lo slittamento.

Non sempre si tratta di un difetto. In alcune trafilatrici lo slittamento è previsto dal progetto e fa parte del funzionamento della macchina. Diventa un problema quando nessuno lo ha messo in conto: segna il filo, ne altera il diametro, consuma la fascia di tiro e costringe a regolazioni continue.

In questo articolo vediamo come il cabestano trasmette il tiro, quali sono le cause più frequenti dello slittamento indesiderato e perché lo stato della superficie conta quanto la regolazione della linea. Il tema prosegue il discorso aperto con gli articoli su rugosità e grippaggio, da un punto di vista diverso: sul cabestano l’attrito deve soprattutto restare costante. In Paganoni lavoriamo su queste superfici per la trafileria dagli anni ’70.

Il filo slitta sui cabestani della vostra linea? Parla con un nostro tecnico: valutiamo insieme lo stato della fascia di tiro e il rivestimento più adatto.

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Come il cabestano trasmette il tiro al filo

Il filo arriva al cabestano dopo essere passato nella filiera e si avvolge sulla fascia di tiro per un certo numero di spire. La forza che il cabestano riesce a trasmettere dipende da due fattori: l’attrito tra filo e superficie e l’arco di avvolgimento. Il legame è descritto da una relazione classica della meccanica, nota come formula di Eulero-Eytelwein o equazione del cabestano: la tensione che il filo può sostenere senza scorrere cresce in modo esponenziale con il coefficiente di attrito e con l’angolo di avvolgimento.

In pratica ne derivano due conseguenze. Aggiungere o togliere una spira cambia in modo sensibile la capacità di tiro. E piccole variazioni dell’attrito, dovute all’usura della superficie o ai residui di lubrificante, pesano più di quanto ci si aspetterebbe.

C’è poi un vincolo di velocità. Nella filiera il filo si allunga, quindi ogni cabestano deve girare più veloce di quello che lo precede, in proporzione alla riduzione di sezione. Se la velocità periferica del cabestano e la velocità effettiva del filo non coincidono, la differenza si scarica sul contatto: il filo scorre sulla fascia di tiro.

Volete verificare se i cabestani della vostra linea lavorano nelle condizioni corrette? Contattaci per un confronto tecnico.

Trafilatrici con e senza slittamento: due logiche diverse

Per capire quando lo slittamento è un problema bisogna prima guardare al tipo di macchina.

Nelle trafilatrici a slittamento, diffuse nella trafilatura a bagno di rame e alluminio e nelle macchine multifilo, il filo passa su coni o cabestani a gradini che girano sempre un po’ più veloci del filo. Lo slittamento compensa le differenze di allungamento tra un passaggio e l’altro ed è parte del processo. Qui conta la resistenza del materiale: coni, anelli e rulli lavorano in strisciamento continuo, spesso immersi nel lubrificante, e la loro superficie deve consumarsi il meno possibile.

Nelle trafilatrici senza slittamento, tipiche della trafilatura a secco dell’acciaio, ogni cabestano trascina il filo senza scorrimento e le velocità sono sincronizzate da sistemi di accumulo o da ballerini, che compensano le variazioni di tensione. In questo caso lo slittamento è un’anomalia: segnala che qualcosa nel sistema è cambiato.

Le due situazioni chiedono soluzioni diverse. Chi vuole approfondire le differenze di processo trova un quadro completo nell’articolo sulla trafilatura a secco e a bagno.

Lavorate con macchine a slittamento o senza slittamento? Richiedi informazioni sui materiali più adatti al vostro tipo di trafilatrice.

Le cause più frequenti dello slittamento indesiderato

Quando il filo comincia a slittare su una macchina che non lo prevede, la causa raramente è una sola. Le più comuni sono queste.

• Usura della fascia di tiro: il passaggio del filo scava gole e rigature, oppure leviga la superficie in modo irregolare. La zona di contatto cambia forma e il tiro non si distribuisce più in modo uniforme sulle spire.
• Residui di lubrificante: nella trafilatura a secco i saponi trascinati dal filo si accumulano sulla fascia di tiro e formano uno strato che modifica l’attrito.
• Numero di spire non adeguato: se le spire sono poche rispetto al tiro richiesto, basta una minima variazione per far scorrere il filo.
• Squilibrio di velocità: l’usura delle filiere cambia il diametro del filo e quindi il suo allungamento; se le velocità dei cabestani non vengono corrette, la differenza diventa scorrimento.
• Contro-tiro insufficiente o instabile: la tensione con cui il filo entra sul cabestano incide direttamente sulla capacità di tiro.

Alcune di queste cause si risolvono con una regolazione. L’usura della fascia di tiro no: finché la superficie resta danneggiata, ogni regolazione è provvisoria.

Notate rigature o zone lucide sulla fascia di tiro? Parla con un nostro tecnico: la valutazione dello stato superficiale è il primo passo.

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Cosa provoca lo slittamento sul filo e sulla linea

Gli effetti si vedono prima sul prodotto. Un filo che scorre sulla fascia di tiro porta segni superficiali, rigature e, nei casi più marcati, variazioni di diametro. Su fili destinati a lavorazioni successive o a impieghi con tolleranze strette, questi difetti diventano scarti.

Poi c’è il calore. Lo strisciamento genera calore proprio nella zona di contatto, che è già la più sollecitata. Con la temperatura cresce il rischio di grippaggio: il materiale del filo aderisce alla superficie del cabestano, forma riporti e peggiora ulteriormente il contatto. Il meccanismo è descritto in dettaglio nel nostro approfondimento sul grippaggio.

Infine c’è l’usura. Lo slittamento consuma la fascia di tiro e una fascia consumata favorisce altro slittamento: un circolo che si chiude con il fermo macchina e la sostituzione o il ripristino del cabestano. Nel frattempo l’operatore insegue il problema con continue correzioni di velocità e di spire, che tolgono tempo alla produzione senza eliminare la causa.

Volete interrompere il circolo tra usura e slittamento? Contattaci per individuare la soluzione più adatta ai vostri cabestani.

Rivestimenti e materiali per un tiro costante nel tempo

Un cabestano nuovo, se regolato bene, lavora senza problemi. La vera domanda è per quanto tempo la fascia di tiro conserva la geometria e la finitura con cui è uscita dall’officina. Questo dipende in buona parte dal rivestimento: una superficie che si consuma poco mantiene costante il contatto con il filo e rende stabili le regolazioni.

Nella gamma Paganoni la scelta dipende dal tipo di trafilatura e dal particolare da trattare.

• Coldside®: rivestimento a base di carburi di tungsteno, caratterizzato da alta resistenza all’attrito e allo slittamento del filo. È particolarmente indicato per i cabestani impiegati nella trafilatura del filo nervato per cemento armato e si può applicare anche su particolari già finiti o logorati.
• Rivestimento a base di ossido di cromo Kerblack®: pensato per la trafilatura a secco di metalli ferrosi e non, su cabestani, bobine, anelli e coni. Riduce in modo drastico il coefficiente di attrito, elimina i problemi di corrosione galvanica e permette di aumentare la velocità di produzione mantenendo la qualità superficiale del filo.
• Wolside®: rivestimento in metallo duro fusionato a caldo con tecnologia HIP (pressatura isostatica a caldo), a base di speciali carburi di tungsteno. Lavora sia a secco sia a bagno su anelli e coni, pulegge di rinvio, cabestani di tiro e rulli guidafilo, con usura trascurabile ed elevata resistenza agli urti.
• Kersint®: ceramica tecnica sinterizzata a base di ossido di zirconio. Non è un rivestimento ma un materiale con cui si realizzano interamente particolari o inserti: coni per trafilerie, anelli per sbozzatori di rame e alluminio, rulli multigola per macchine multifilo. È la scelta naturale per le trafilatrici a slittamento che lavorano a bagno, dove lo strisciamento è continuo e serve un’ottima resistenza alla corrosione nei bagni acidi.

Ridurre l’attrito dove il filo deve scorrere e garantire un tiro stabile dove deve essere trascinato sono due obiettivi compatibili. In entrambi i casi conta che la superficie resti la stessa per tutta la vita del componente. Per una panoramica più ampia sulla durata dei cabestani vi rimandiamo all’articolo su come allungarne la vita utile con i rivestimenti giusti.

Non sapete quale soluzione scegliere per i vostri cabestani? Richiedi una consulenza tecnica: vi aiutiamo a individuare il rivestimento o il materiale più adatto.

Controllo e recupero della fascia di tiro

Lo slittamento raramente arriva all’improvviso. Rigature ricorrenti sul filo, zone lucide o opache sulla fascia di tiro, la necessità di aggiungere spire o correggere le velocità più spesso del solito: sono segnali da non sottovalutare. Un controllo dimensionale delle fasce di tiro a intervalli regolari permette di intervenire prima che il danno coinvolga il filo e la macchina.

Quando la fascia di tiro è già consumata, sostituire il cabestano non è l’unica strada. Con il nostro servizio di recupero cabestani e pulegge ripristiniamo le geometrie originali con un riporto di Kerblack®, Wolside® o Coldside® sulla zona più usurata e, di norma, eseguiamo anche la pulizia interna del cabestano per rimuovere i residui calcarei. Il particolare recuperato e rivestito offre prestazioni superiori a quelle di un cabestano nuovo non rivestito, con un forte vantaggio economico rispetto all’acquisto del nuovo. Il percorso completo è descritto nell’articolo dedicato al recupero di cabestani e pulegge logorati.

Ogni intervento passa dai nostri reparti interni di equilibratura dinamica, controllo dimensionale e controllo della rugosità, e si chiude con il certificato di collaudo finale. È il metodo che seguiamo da quando Paganoni, divisione di Mario Nava S.p.A., ha cominciato a lavorare per la trafileria negli anni ’70, e che oggi mettiamo a disposizione di costruttori di macchine e produttori di filo in Italia e all’estero.

Il filo slitta sui vostri cabestani o la fascia di tiro mostra segni di usura? Scrivici: analizziamo il caso e vi proponiamo la soluzione più adatta, dal rivestimento al recupero.