Lubrificanti nella trafilatura: l’importanza della lubrificazione

In linea teorica, la lubrificazione può sembrare un’operazione semplice: un sottile film tra filo e filiera. Nella pratica, però, la lubrificazione è un processo molto più complesso di quanto possa sembrare, che influisce sulla durata della filiera, sulla frequenza delle rotture del filo e sulla qualità della superficie finale. Ma che cos’è esattamente questo film e quale funzione svolge nel punto di contatto tra filo e filiera?

Cosa sono i lubrificanti per trafilatura?

I lubrificanti sono sostanze secche, grasse o liquide applicate tra le superfici di due parti a contatto tra loro, ad esempio un filo metallico e il foro di una filiera. Durante il processo di trafilatura, i lubrificanti riducono l’attrito e consentono al filo di scorrere agevolmente attraverso le filiere.

Il filo viene tirato attraverso le filiere che ne riducono il diametro. Le filiere sono realizzate in carburo di tungsteno, diamante naturale o diamante sintetico, e la scelta dipende dal materiale da trafilare. Nello specifico, il filo attraversa un’apertura conica all’interno della filiera che si restringe progressivamente, deformandolo fino a ottenere un diametro inferiore. È proprio in questo punto di contatto, dove pressione e attrito raggiungono i valori massimi, che il film lubrificante svolge la sua funzione. In questo processo, la lubrificazione è un’operazione semplice, ma fondamentale. Un buon film lubrificante:

• riduce l’attrito tra filo e filiera
• previene il surriscaldamento
• riduce l’usura della filiera e i graffi superficiali
• prolunga il ciclo di vita della filiera
• riduce le rotture del filo
• migliora la qualità complessiva del filo
• aumenta l’efficienza della trafila

Con l’aumento delle velocità di trafilatura e dei requisiti di precisione, il controllo dell’attrito, dello sviluppo di calore e dell’usura delle filiere diventa sempre più importante.

Trafilatura a secco e a bagno: quali sono i tipi di lubrificanti per ciascuna applicazione?

Nell’industria della trafilatura vengono utilizzati diversi tipi di lubrificanti, tra cui polveri (saponi), emulsioni, oli e lubrificanti a base oleosa, paste e lubrificanti completamente sintetici. Una corretta applicazione del lubrificante è fondamentale per garantire l’efficienza della trafilatura ad alta velocità. I principali processi di lubrificazione utilizzati nella trafilatura sono due: con lubrificanti solidi, impiegati nella trafilatura a secco, e con lubrificanti liquidi, impiegati nella trafilatura a bagno.

Trafilatura a secco (lubrificanti solidi): saponi a base di calcio e sodio, rivestimenti fosfatici

I lubrificanti a secco sono prodotti in polvere, come i saponi a base di calcio o sodio, utilizzati per la trafilatura di fili di acciaio a basso e ad alto tenore di carbonio, come ad esempio il filo di acciaio per molle, per l’edilizia, per formatura a freddo e per la produzione di chiodi. Nelle trafilatrici rettilinee, il filo passa attraverso una cassetta di lubrificazione prima di entrare nella filiera e la polvere lubrificante aderisce automaticamente alla superficie, formando un film lubrificante. La trafilatura a secco viene utilizzata quando sono richieste elevate riduzioni di diametro. Il filo trafilato conserva un sottile strato di lubrificante che agevola le successive lavorazioni, come la ricalcatura di componenti quali viti, bulloni e rivetti.

Per la trafilatura di acciai ad alta resistenza è spesso utile ricorrere a un rivestimento fosfatico. Questo rivestimento presenta un’elevata aderenza ed è in grado di assorbire il lubrificante, fungendo da supporto per quest’ultimo e impedendo il contatto diretto metallo-metallo anche in presenza di pressioni elevate. Prima dell’applicazione del rivestimento, la superficie del filo deve essere pulita eliminando ruggine e grasso. Il filo viene quindi risciacquato prima di essere immerso in un bagno contenente acido fosforico e fosfato di zinco.

Lubrificanti liquidi: emulsioni, oli, paste e formulazioni sintetiche

La trafilatura a bagno viene eseguita su macchine in cui il filo e gli organi di trafilatura sono raffreddati e lubrificati mediante un liquido di processo. È impiegata per fili di piccolo diametro con elevati requisiti di qualità superficiale, come quelli in metalli non ferrosi, ad esempio rame e alluminio, nonché in acciaio a basso tenore di carbonio e acciaio inossidabile. I lubrificanti liquidi possono presentarsi in diverse forme: le emulsioni disperdono l’olio in acqua, gli oli e i prodotti a base oleosa vengono utilizzati non diluiti, le paste hanno una consistenza più densa e semisolida, mentre le formulazioni sintetiche impiegano fluidi base ottenuti per sintesi chimica anziché oli minerali. Durante la trafilatura, il filo è completamente immerso nel lubrificante, che assicura un raffreddamento e una lubrificazione continui, riducendo l’attrito e le rotture durante l’intero processo.

Come vengono prodotti i lubrificanti liquidi?

I lubrificanti per trafilatura, come gli oli minerali, sintetici e di origine vegetale, vengono prodotti attraverso una serie di processi piuttosto complessi. La produzione parte da materie prime come petrolio greggio, acidi grassi e alcoli, che vengono successivamente miscelate, purificate e filtrate. Il componente principale è l’olio base, ottenuto dalla raffinazione del petrolio greggio. Esistono tre tipologie principali:

• oli base minerali, derivati direttamente dal petrolio greggio
• oli base sintetici, ottenuti mediante sintesi chimica
• oli base di origine biologica, derivati da fonti rinnovabili come gli oli vegetali

La formulazione e la miscelazione degli oli lubrificanti prevedono la combinazione di oli base e additivi per ottenere le caratteristiche prestazionali desiderate:

• detergenti, utilizzati per pulire e neutralizzare i composti acidi
• disperdenti, che mantengono in sospensione e rimuovono i contaminanti
• additivi antiusura, per ridurre l’attrito e l’usura
• antiossidanti, per prevenire l’ossidazione e il degrado

Dove vengono utilizzati i lubrificanti per trafilatura?

Scegliere il lubrificante più adatto a ogni applicazione consente di ottenere prestazioni migliori, ridurre gli interventi di manutenzione e contenere i costi. Oltre ai prodotti standard, i produttori di lubrificanti sviluppano anche formulazioni su misura per applicazioni di trafilatura specifiche. I fili ottenuti mediante questi lubrificanti trovano impiego in settori molto diversi. L’industria dell'automotive, ad esempio, utilizza fili ferrosi per rinforzi, filo per pneumatici, funi metalliche, molle ed elementi di fissaggio, oltre a fili non ferrosi, come fili smaltati e conduttori per cablaggi elettrici. Anche il settore delle costruzioni fa largo uso di filo metallico, dalle funi per gru e ascensori ai cavi per gli impianti degli edifici, senza dimenticare i settori in crescita della produzione e della trasmissione di energia elettrica.

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Questa guida tecnica è stata realizzata dall'Ing. Konrad Dengler, ingegnere e giornalista tecnico specializzato in scienza dei materiali e tecnologie industriali.