50 volte più resistente dell'acciaio per utensili: le matrici in carburo di tungsteno offrono una resistenza all'usura senza pari nella produzione di grandi volumi

Entrando in qualsiasi trafileria ad alta velocità, sentirai un suono che definisce il funzionamento: il sibilo costante del metallo che viene trascinato attraverso le matrici a velocità che possono superare i 25 metri al secondo. È un ambiente brutale. La filiera è esposta all'abrasione continua della superficie del filo, al calore da attrito e alla pressione di riduzione dei diametri fino all'80% in un unico passaggio. In questo ambiente, gli stampi in acciaio per utensili, anche le qualità premium D2 o M2, si usurano rapidamente. La produzione si ferma, gli stampi vengono scambiati e la linea attende.

La differenza con le matrici in carburo di tungsteno non sono incrementali; è esponenziale. Il carburo di tungsteno è un composto di particelle di carburo di tungsteno legate insieme al cobalto, offrendo una durezza che rivaleggia con quella del diamante. Sulla scala Rockwell A, le qualità di metallo duro comunemente utilizzate per la trafilatura misurano da 89 a 92 HRA. L’acciaio per utensili, in confronto, si aggira tra i 60 e i 65 HRC, una scala che non è direttamente convertibile, ma il divario pratico è ampio. Nei test di produzione controllati, una filiera in metallo duro supera una filiera in acciaio di un fattore da 50 a 100 volte nella trafilatura di grandi volumi di metalli ferrosi e non ferrosi.

Prendiamo ad esempio le matrici per trafilatura del filo zincato. I rivestimenti di zinco sono notoriamente abrasivi. Lo strato di lega di zinco-ferro che si forma durante la zincatura contiene particelle intermetalliche dure che agiscono come utensili da taglio contro la superficie dello stampo. Una filiera in acciaio che trafila filo zincato da 2,5 mm fino a 1,8 mm può durare da 40 a 60 tonnellate di filo prima che il foro diventi sovradimensionato e la qualità della superficie si degradi. Uno stampo in carburo che esegue lo stesso programma di riduzione spesso supera le 3.000 tonnellate e, quando si usura, può essere riaffilato più volte. Un produttore di filo per recinzioni del Midwest ha sostituito tutte le matrici in acciaio con quelle in metallo duro e ha ridotto i tempi di fermo per il cambio delle matrici da 14 ore settimanali a meno di tre.

La storia è simile per le filiere per trafilatura del filo di rame , anche se per ragioni diverse. Il rame è più morbido, ma è altamente reattivo. Genera polvere fine di rame e ossidazione che possono irritare la superficie dello stampo. La finitura superficiale lucida del carburo (raggiungiamo abitualmente valori Ra inferiori a 0,05 micron) resiste all'adesione, quindi le particelle di rame non si accumulano e non rigano il foro. Ciò significa migliore qualità superficiale del filo finito e minori scarti. Uno stabilimento di cavi in ​​rame nella Carolina del Nord ha riferito che il passaggio al carburo ha migliorato la finitura superficiale da 0,8 micron a 0,3 micron Ra, mentre la durata della matrice è aumentata da 200 tonnellate a oltre 10.000 tonnellate.

Il costo iniziale di una filiera in carburo di tungsteno è più elevato, circa da 5 a 8 volte quello di una filiera in acciaio. Ma se si considerano le sostituzioni degli stampi, la manodopera di riaffilatura, i tempi di fermo della linea e gli scarti, il costo per tonnellata di filo trafilato diminuisce drasticamente. La maggior parte delle cartiere recupera il premio entro le prime due settimane di attività e gode di risparmi per i mesi successivi. Per i produttori di grandi volumi, dove ogni minuto di fermo macchina costa centinaia di dollari, il metallo duro non è un lusso: è l'unica scelta pratica. I conti sono semplici: meno fermate, cavi migliori e una linea di produzione che funziona, non una troupe che aspetta.