La producción de cables de acero implica tres procesos básicos: trefilado, torsión de hilos y cierre del cable.
trefilado
Materias primas: en el contexto de la producción de cables de acero, el trefilado se refiere a un proceso en el que las materias primas se someten a decapado, fosfatado, desincrustación y trefilado inicial. A través de una o varias etapas de estirado, la estructura molecular del material se altera para lograr el diámetro objetivo.
Las materias primas incluyen metales ferrosos con diámetros de 0,14 a 10,00 mm y metales no-ferrosos con diámetros de 0,01 a 16,00 mm.
Decapado: El proceso de utilizar una solución ácida para eliminar el óxido y las escamas de laminación de la superficie de la materia prima. En la producción de cables, esto también se conoce como desincrustación; elimina principalmente los óxidos del alambrón para evitar que impurezas como el óxido interfieran con el proceso de descomposición o dañen las matrices de trefilado.
Fosfatado: En pocas palabras, se trata de un proceso en el que el material se sumerge en una solución de fosfato para formar una película de fosfato-insoluble en agua en su superficie, lo que proporciona cierto grado de resistencia a la corrosión.
Dibujo de desglose: el material se fuerza a través de un orificio con forma-redonda, cuadrada, octogonal u otros perfiles especiales-en el centro de un troquel de dibujo. A medida que el metal pasa a través de la abertura del troquel, cambian tanto sus dimensiones como su forma.
-Alambre trefilado en frío: cuando se fuerza acero redondo ordinario a través de un orificio más pequeño que su diámetro original, el diámetro disminuye mientras que la longitud aumenta; repetir este proceso reduce aún más el diámetro. Esta deformación plástica aumenta la dureza del acero pero elimina en gran medida su ductilidad. Este tipo de acero es adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia en lugar de ductilidad.
Templado: Debido a que la estructura molecular del alambre ha sido alterada, es necesario templarlo para restaurar su estructura interna. Esto facilita un mayor trefilado, reduce el riesgo de rotura y permite que el cable alcance la resistencia deseada-específicamente, la resistencia a la tracción. Esta resistencia es el resultado del proceso de trefilado, no del tratamiento térmico; esto constituye la principal diferencia entre la fabricación de cables de acero y el mecanizado mecánico general. Las resistencias a la tracción estándar incluyen 1470, 1570, 1670, 1770, 1870 y 1960 N/mm². Una mayor resistencia da como resultado una mayor capacidad de tracción pero una menor tenacidad; por lo tanto, se debe seleccionar la resistencia adecuada en función de la aplicación específica en lugar de simplemente optar por la resistencia más alta disponible. Si bien los cables metálicos de alta resistencia ofrecen una capacidad de tracción superior, tienden a ser inferiores en términos de resistencia al desgaste y flexibilidad.
Torsión de hebras
El tipo, la estructura, las materias primas y el proceso de fabricación de los cables metálicos están determinados por su aplicación prevista. Los cables metálicos de uso general-utilizan alambres de acero al carbono de sección redonda-con diámetros que varían de 0,1 a 6,0 mm. Los alambres en forma de Z- y de otras formas se emplean en la fabricación de cables metálicos sellados y semi-sellados. Los tipos de cables de acero clasificados por aplicación incluyen cables para puentes colgantes, cordones para minería, cables de vía para teleféricos aéreos, cables de tracción para mecanismos de accionamiento, cables para ascensores y cables de amarre para agrupar y remolcar carga. La variedad de cables metálicos está en constante expansión y las estructuras son cada vez más complejas; Además de diversos alambres revestidos, también se utilizan alambres de acero inoxidable y bimetálicos. Para garantizar la seguridad y la confiabilidad, los cables metálicos deben poseer una resistencia adecuada, buena flexibilidad, trenzado compacto y resistencia a la compresión, el desgaste, la corrosión y la fatiga-siendo la resistencia el factor más crítico.
Las estructuras de sección transversal-incluyen hebras redondas de contacto-puntual, hebras redondas-de contacto lineal, hebras redondas de contacto-superficial, hebras conformadas, hebras-de una sola capa no-giratorias, tipos sellados y tipos planos. Los cables de alambre de hebras redondas de contacto superficial-se producen estirando hebras de contacto-líneas a través de un troquel (como un troquel de trefilado- o un troquel de rodillo) utilizando la fuerza de tracción de la máquina trenzadora. Durante el proceso de trenzado se aplican dos medidas anticorrosión: lubricación (aceitado) y recubrimiento.
Lubricación: Todos los cables deben estar lubricados. Los núcleos de fibra están impregnados de aceite; el lubricante debe proteger el núcleo de la fibra para que no se pudra, evitar que los alambres de acero se oxiden, nutrir las fibras y proporcionar lubricación interna al cable. La lubricación de la superficie implica aplicar una capa uniforme de lubricante antioxidante a la superficie de cada cable dentro del hilo. Para los cables utilizados en izajes por fricción o en minas con alta exposición al agua, se aplica una "grasa negra" de alta-fricción y-resistente al agua; para otras aplicaciones, se utiliza una "grasa roja" con fuertes propiedades film-formadoras y antioxidantes-, aplicada en una capa delgada para garantizar la limpieza durante la operación.
Recubrimientos: Las opciones incluyen galvanizado, aluminizado y recubrimiento de nailon o plástico. El galvanizado se clasifica en revestimientos finos (alambre galvanizado antes del trefilado) y revestimientos gruesos (alambre galvanizado después del trefilado); Los revestimientos gruesos dan como resultado propiedades mecánicas ligeramente inferiores en comparación con los cables metálicos brillantes (sin revestimiento), pero son adecuados para entornos altamente corrosivos. El cable de acero aluminizado ofrece una resistencia superior a la corrosión, el desgaste y el calor en comparación con el cable galvanizado-lo que lo hace ideal para barcos de pesca y minas que contienen H2S-y se produce utilizando el método de "galvanizar-antes-trefilado". Los cables recubiertos de nailon o plástico-se producen recubriendo el cable terminado o recubriendo los hilos antes de cerrarlos para formar un cable; el primero se utiliza para aplicaciones estáticas, mientras que el segundo se utiliza para aplicaciones dinámicas.
Proceso de bobinado: las bobinas de alambre de acero se rebobinan en los carretes (bobinas) de la máquina torsionadora de hilos-, o el alambre se enrolla directamente en los carretes desde la máquina trefiladora-. La torsión de hilos implica torcer cables en un hilo. Los tipos de máquinas de torsión de hilo-incluyen máquinas de jaula-, tubulares, sin cámara y de doble-torsión. El diagrama muestra una máquina torsionadora de hilos tubulares-de 12-carretes: (1) carrete para la capa interna de hilos; (2) cilindro de la máquina giratoria que contiene 12 carretes completamente enrollados con alambre; (3) matriz formadora de hebras; (4) sacar-la rueda; y (5) enrollador-para la capa exterior de hebras. Una rotación completa del cilindro corresponde a la longitud de tendido del hilo (la distancia que avanza el hilo a través de la rueda de arrastre).
Cierre de cuerda
Este es el proceso de producir cables metálicos mediante la disposición de hebras en un patrón helicoidal alrededor de la línea central del núcleo del cable en una -máquina cerradora de cables. El proceso de cierre debe cumplir estrictamente con las especificaciones de fabricación. Una vez seleccionada la máquina cerradora, se deben hacer coincidir cuidadosamente los hilos; sus especificaciones, estructura, dirección de tendido (consulte "métodos de tendido del cable") y longitud deben cumplir con los requisitos de las especificaciones de fabricación del cable. Una vez seleccionados los hilos, se monta la bobina que contiene el hilo en el portabobinas de la máquina cerradora. Los procedimientos para la instalación del carrete, el enhebrado de los hilos, el ajuste de los parámetros de torsión y la operación de torsión real durante el proceso de cierre son idénticos a los utilizados durante la formación de los hilos; la única diferencia reside en la tecnología de torsión específica empleada. La torsión de cables metálicos se clasifica en tres tipos: tendido simple-, doble-tendido y triple-tendido.
El método y el proceso de torsión para cables de acero de un solo-tendido son esencialmente los mismos que para torones de construcción idéntica. La distinción es que en los cables de alambre de un solo-tendido, la dirección de tendido de los alambres en capas sucesivas que rodean el núcleo se alterna, con la dirección de tendido general definida por la de la capa más externa de alambres. Los cables de alambre en espiral-bloqueados son un tipo de cable-de un solo tendido; Si bien su método de torsión se asemeja al de las cuerdas de un solo-tendido hechas de hebras redondas, una diferencia fundamental es que los alambres perfilados que rodean el núcleo deben colocarse de manera que sus caras más anchas apunten consistentemente hacia la superficie exterior de la cuerda. La torsión de alambres moldeados alrededor del núcleo de una cuerda en espiral trabada-generalmente se realiza con equipos especializados.
Los cables de acero de doble-tendido generalmente se forman retorciendo juntos 2, 3, 4, 6, 7 u 8 hebras. Con configuraciones que van hasta 36 torones, ofrecen una gran variedad y estructuras complejas, lo que los convierte en el tipo de cable más utilizado. La configuración de seis-hilos es la más común. Se pueden producir cuerdas de doble tendido-de diámetro pequeño- a mediano-mediante máquinas de trenzado/cierre tubulares. Los cables-de gran diámetro-particularmente aquellos con tendido paralelo (consulte "métodos de tendido de cables")-se producen utilizando máquinas de cierre tipo cuna-. Las cuerdas hechas de cordones perfilados se pueden fabricar utilizando equipos especializados o deformando cordones redondos en cordones moldeados en una máquina cerradora estándar antes de torcerlos para formar el cable final. Los cables de contacto superficial-se pueden fabricar utilizando el método de torsión de alambre-con forma o el método de compresión plástica. El método de compresión plástica implica someter hebras redondas a estiramiento o compresión con rodillo durante el proceso de formación de la hebra-; esto induce deformación plástica en los alambres constituyentes y altera su estado de contacto antes de que los torones se coloquen en un cable metálico. El proceso para fabricar cables de acero de triple-tendido es idéntico al de cables de doble-tendido, diferenciándose únicamente en el número de etapas de torsión involucradas.
Todos los cables metálicos se fabrican para que no-giren (o estén "tendidos-muertos"). Esta característica de no rotación se logra pre-deformando los hilos durante el proceso de cierre de la cuerda. Para cables con núcleo metálico, también se puede emplear un tratamiento térmico para lograr esta propiedad. Para mejorar tanto el rendimiento mecánico como las características no-giratorias, los procesos de enderezamiento de hebras se utilizan ampliamente durante la formación-de hebras y el cierre-de cuerdas-además de la pre-deformación-de hebras para eliminar tensiones residuales generadas durante la fabricación.
Se coloca un baño de lubricación entre la rueda-de arrastre y la unidad-recogida de la máquina-cerradora del cable para recubrir el cable. Después de la lubricación, la cuerda pasa a través de un mecanismo transversal y se enrolla uniformemente en el-carrete de recogida. Al finalizar el proceso, el extremo del cable se asegura con un alambre suave y se fija a la brida del carrete.
