·     barre [FR];

·     tondi;

·     fili metallici di piccola sezione [EN]   [DE].

Poiché la trafilatura viene eseguita a freddo, la superficie del prodotto non si ossida [FR] [DE] come, ad esempio, nella laminazione a caldo  [FR], e, di conseguenza, la trafilatura viene generalmente utilizzata per ottenere, in alternativa alla laminazione, barre e tondi con superficie lisce, pulite, lucide e compatte. In figura [EN]  è rappresentato uno schema molto semplificato relativo all’esecuzione dell’operazione di trafilatura.

La filiera presenta un foro a tronco di cono con la sezione più piccola volta verso l’uscita del materiale. La filiera può essere di acciaio dura al cromo o la tungsteno o, più frequentemente,  in widia [FR] (per i fili più sottili anche in diamante). Il materiale, tirato in modo meccanico dalla parte opposta rispetto alla sezione di entrata del foro, subisce un schiacciamento, il quale determina il restringimento della sezione e l’aumento della lunghezza.   

La figura seguente mostra in modo più dettagliato la tipica geometria della filiera. Osservando da sinistra verso destra  si notano le seguenti zone:

1. zona di imbocco – serve a facilitare l’ingresso del materiale nella filiera; in questa zona non avviene deformazione plastica;
2. zona conica di trafilatura – zona in cui avviene la deformazione plastica del materiale; molto importante è la scelta del semiangolo di apertura che può variare da 6° a 15° a seconda del tipo di materiale da trafilare e della deformazione plastica che deve subire;
3. parte cilindrica di calibratura – presenta due funzioni, ossia, la prima di ulteriore lisciatura del materiale, la seconda di impedire un ritorno elastico del materiale;
4. cono d’uscita del prodotto trafilato – svolge la funzione di facilitare la fuoriuscita del materiale trafilato.

Applicazioni della trafilatura

Si riportano brevemente alcune applicazioni tipiche della lavorazione di trafilatura:

1. Fili sottili e sottilissimi.  Nella fabbricazione del filo si parte da un tondo laminato a caldo con diametro di 5 mm, denominato vergella. I tondi al di sopra del diametro di 5 mm vengono laminati a caldo perchè la deformazione risulta facilitata dallo stato plastico del metallo. Invece, al di sotto del diametro di 5 mm,  la produzione di fili mediante laminazioni a caldo è impossibile, dal momento che il raffreddamento, data la piccola sezione del filo, sarebbe troppo rapido. Per questo motivo si preferisce utilizzare una trafilatura a freddo.

2. Barre, tondi e fili a tolleranza ristretta. La trafilatura, costringendo il materiale a passare a freddo attraverso un foro indeformabile con sezione di uscita costante, conferisce al pezzo dimensioni precise. I pezzi ricavati mediante trafilatura rispetto a quelli laminati a caldo, hanno tolleranza di forma e dimensionali più ristrette.

3. Tubi di piccolo diametro.  [IT] Partendo da un tubo più grosso, con la trafilatura è possibile ridurre il diametro del tubo e regolarizzare la sua forma interna ed esterna. Il foro del tubo viene calibrato da una spina chiamata, per la sua forma, oliva, inserita al centro della matrice della filiera.

Fasi di lavorazione della trafilatura.

Si riportano alcune fasi tipiche della lavorazione di trafilatura [IT]:

      1.    Pulitura meccanica. [IT]  Le barre o i fili,  prima di essere sottoposti ad una lavorazione di trafilatura, devono essere accuratamente liberati dell'ossido che li ricopre e dalle scaglie di ferro bruciato incorporate precedentemente durante la laminazione a caldo. Per questo motivo, prima di essere trafilati, le barre e i fili vengono ripetutamente piegati su rulli e raschiati con spazzole metalliche.

      2.    Pulitura chimica.  I materiale viene immerso in una soluzione acida che elimina dalla sua superficie le ultime tracce di ossido. Per neutralizzare l'effetto corrosivo dell’acido il materiale viene successivamente lavato con acqua e calce.

     3.    Lubrificazione.  [IT] [EN] La barra o il filo, nel momento in cui passano in modo forzato attraverso il foro della filiera, esercitano un’azione abrasiva. Ovviamente si cerca di evitare che la filiera, a causa di questa azione abrasiva, si usuri troppo rapidamente e, per ottenere ciò, si lubrificano le barre e i fili prima della trafilatura. I lubrificanti [EN]  più usati sono il sapone, il grasso, l'olio denso, il fosfato di zinco, ecc. Ad esempio, nel caso di trafilatura ad umido, il pezzo e la matrice, sono completamente immersi nel lubrificante durante la lavorazione. Si possono usare ultrasuoni per ridurre ulteriormente l’usura e migliorare sia la finitura superficiale che permettere alte riduzioni per passata. Inoltre, è opportuno ricordare che i lubrificanti svolgono anche le importanti funzioni di raffreddare, detergere e di proteggere il filo e la macchina dall’ossidazione. Ovviamente, tutti i lubrificanti utilizzati devono possedere una stabilità chimico-fisica, non produrre schiuma, non essere nocivi nei confronti dell’operatore.  

     4.    Trafila. Il materiale viene fatto passare attraverso una serie di filiere di diametro decrescente attraverso un dispositivo di trazione. Il numero di passate che in modo consecutivo è possibile realizzare è limitato al massimo a 7 o a 8. La deformazione, cui è sottoposto il materiale nel passaggio attraverso la filiera, ne provoca un forte incrudimento superficiale, dovuto allo schiacciamento dei cristalli. Questo incrudimento rende il materiale più fragile e duro e ne diminuisce la duttilità. Quando la trafilatura deve essere prolungata per portare il materiale a forti riduzioni di sezione, per evitare l'incrudimento e la conseguente possibile rottura del filo, occorre sottoporre il metallo al trattamento termico di ricottura.

Difetti della trafilatura.

Si riportano brevemente alcuni difetti, simili a quelli d’estrusione, caratteristiche della lavorazione di trafilatura:

·      Formazione di cricche interne che aumentano, all’aumentare dell’angolo di trafilatura;

·      Formazione di superfici striate, caratterizzate dalla presenza di piegature o cricche longitudinali, le quali possono anche crescere a seguito a lavorazioni successive; è necessario controllare tutti i parametri della lavorazione e la lubrificazione per ridurre questi difetti;

·      Presenza di sforzi residui  [DE] a seguito di deformazioni non omogenee. le tensioni residue possono influire sulla formazione di cricche nel tempo dovute alla tensione o alla corrosione oppure possono portare all’incurvatura del filo dopo la rimozione di uno strato superficiale di materiale (in ulteriori lavorazioni o a seguito di una rettifica).