Un cabestano che comincia a segnare il filo, una puleggia con zone lucide e strappate, un lotto che esce con righe longitudinali sempre nello stesso punto: sono i sintomi tipici del grippaggio, un danneggiamento che nasce dal contatto diretto fra due superfici metalliche che scorrono l’una sull’altra sotto carico.

A differenza dell’usura abrasiva, che consuma il materiale in modo graduale e prevedibile, il grippaggio agisce per strappi: si innesca in pochi istanti, lascia tracce profonde e compromette insieme il componente e la qualità del filo. Per questo, nella trafilatura di fili ferrosi e non ferrosi, la resistenza al grippaggio è un requisito tecnico al pari della durezza e della resistenza all’usura.

Che cos’è il grippaggio

Il grippaggio è una microsaldatura a freddo. Quando due superfici metalliche premono l’una contro l’altra e scorrono in movimento relativo, il contatto reale non avviene su tutta l’area apparente ma sui picchi microscopici del profilo. Su quei picchi la pressione locale diventa altissima, il film di lubrificante si assottiglia e i due metalli aderiscono fra loro come se fossero saldati.

Il moto però continua. Le giunzioni appena formate si rompono e, rompendosi, strappano materiale da una delle due superfici e lo trasferiscono sull’altra. È questo il meccanismo che genera i tipici accumuli, le zone lucide e le solcature che si trovano sulla fascia di tiro dei cabestani, cioè la porzione del componente su cui il filo si avvolge e striscia.

La differenza rispetto all’abrasione è sostanziale: l’usura abrasiva asporta materiale in modo lento e uniforme e si può programmare; il grippaggio è improvviso, localizzato e tende ad aggravarsi da solo, perché ogni asperità creata diventa il punto di innesco della successiva.

Le condizioni che aumentano il rischio

Il grippaggio non colpisce a caso: si presenta quando alcune condizioni di lavoro si sommano. Riconoscerle serve a capire dove intervenire.

• Trafilatura a secco. Con la lubrificazione a base di saponi in polvere il film lubrificante è meno continuo di quello di un bagno liquido, e il contatto diretto fra filo e componente diventa più probabile.
• Affinità metallurgica fra i materiali a contatto. Due metalli simili tendono a legarsi con facilità. Rame e alluminio, in particolare, sono materiali duttili che aderiscono volentieri alla superficie su cui scorrono.
• Pressioni e velocità elevate. Più aumentano il carico sulla fascia di tiro e la velocità di linea, più cresce il calore prodotto per attrito, e il calore favorisce l’adesione fra le superfici.
• Rugosità superficiale alta. Un valore di Ra elevato significa picchi più pronunciati, quindi meno punti di contatto ma con pressione locale molto maggiore: la condizione ideale perché la microsaldatura si inneschi.
• Geometrie alterate dall’usura. Un componente che ha perso il profilo originale distribuisce male il carico e concentra la sollecitazione su zone ristrette.

Quanto costa il grippaggio in produzione

I danni si distribuiscono su tre fronti e si sommano rapidamente.

Sul filo: righe longitudinali, materiale trasferito, difetti superficiali che le passate successive non correggono ma prolungano lungo tutta la bobina. In molte applicazioni la finitura del filo è un requisito di fornitura, quindi il difetto si traduce in scarto o declassamento del lotto.

Sul componente: la superficie strappata perde la finitura originale e, con essa, la geometria della fascia di tiro. Da quel momento l’attrito aumenta, il calore aumenta e il degrado accelera. Il cabestano, il cono o la puleggia arrivano a fine vita molto prima del previsto.

Sulla linea: interventi non programmati, sostituzioni anticipate, tempi di fermo. Il costo maggiore, quasi sempre, non è il ricambio ma la produzione persa.

Perché un rivestimento tecnico interrompe il meccanismo

Un rivestimento antiusura non si limita a rendere la superficie più dura: agisce sulla causa del grippaggio, cioè sull’affinità fra i materiali a contatto.

La prima leva è chimica. Interponendo fra filo e componente uno strato di ossidi o di carburi, il contatto non è più metallo su metallo: viene meno l’affinità che permette alle due superfici di legarsi, e la microsaldatura semplicemente non si innesca.

La seconda leva è geometrica. I rivestimenti sviluppati per la trafileria si lavorano fino a valori di rugosità molto bassi: meno picchi significa carico distribuito su un’area maggiore, pressioni locali più contenute e meno calore prodotto per attrito. Il coefficiente di attrito del filo sulla superficie si riduce in modo sensibile, e con esso il rischio di adesione.

La terza leva è la stabilità nel tempo. Un riporto super-compatto e privo di porosità mantiene la propria finitura anche dopo lunghi cicli di lavoro, mentre una superficie porosa si degrada e riporta gradualmente le condizioni di partenza.

Le soluzioni anti-grippaggio della gamma Paganoni

Ogni prodotto della gamma risponde a una combinazione diversa di processo, materiale del filo e ambiente di lavoro. La scelta si fa a partire da queste tre variabili.

• Kerblack® — il rivestimento a base di ossido di cromo è considerato il miglior rivestimento antiusura e anti-grippaggio attualmente conosciuto in campo nazionale e internazionale per la trafilatura a secco di metalli ferrosi e non ferrosi. Riduce drasticamente il coefficiente di attrito del filo sulla superficie ed elimina i problemi di corrosione galvanica e correnti passive. È indicato anche sui particolari in alluminio.
• Wolside® — metallo duro super-compatto fusionato a caldo con tecnologia HIP (pressatura isostatica a caldo), a base di carburi di tungsteno. Unisce alla protezione anti-grippaggio un’elevata resistenza agli urti: adatto ad anelli e coni, ballerini, rulli guidafilo, pulegge di rinvio, cabestani di tiro e sbozzatori, sia a secco sia a bagno.
• Coldside® — anch’esso a base di carburi di tungsteno, si distingue per l’alta resistenza all’attrito e allo slittamento del filo. È la scelta per i cabestani impiegati nella trafilatura del filo nervato per cemento armato e si applica anche su particolari già finiti o logorati.
• Kersint® — ceramica sinterizzata a base di ossido di zirconio. Non è un riporto: il pezzo è ceramico in tutto il suo volume, quindi non esiste un’interfaccia con il metallo sottostante. Richiede e mantiene una rugosità molto bassa, e resiste alla corrosione dei bagni acidi come quelli delle vasche di ramatura.
• Niksint® — rivestimento ottenuto per deposizione di nichel, con funzione antiusura e anticorrosione, impiegato sui tubi e sui particolari dei forni per la ricottura in linea del filo di rame.

Prevenzione, controlli e recupero dei particolari già segnati

La protezione dal grippaggio si mantiene nel tempo con la stessa cura con cui la si ottiene. I controlli dimensionali e i controlli di rugosità previsti dagli standard interni Paganoni, insieme all’equilibratura dinamica e al certificato di collaudo finale, servono proprio a verificare che il componente lavori nelle condizioni per cui è stato progettato.

Quando invece il danno è già avvenuto, sostituire il pezzo con un componente nuovo ma non rivestito significa riavviare lo stesso ciclo. La strada più efficace è il recupero: il ripristino delle geometrie originali e il riporto di Kerblack®, Wolside® o Coldside® sulla fascia di tiro restituiscono al particolare una superficie con basso valore di Ra e nessuna affinità con il filo. Il pezzo rigenerato risulta di gran lunga superiore a un cabestano nuovo non rivestito, con un vantaggio economico evidente rispetto all’acquisto del nuovo.

Il servizio comprende anche la pulizia interna del cabestano, con la rimozione dei depositi calcarei e l’applicazione di un prodotto che ne rallenta la riformazione: un tamburo che raffredda bene lavora a temperature più basse, e la temperatura è uno dei fattori che favoriscono l’adesione fra le superfici.