Funi e trefoli metallici. Definizione, storia, produzione e applicazioni

Le funi e i trefoli in filo metallico sono componenti utilizzati per la movimentazione di carichi e per il trasporto, il sollevamento, la tensione e l’ancoraggio di elementi in numerose applicazioni, dagli ascensori ai ponti sospesi. Funi e i trefoli possono anche essere utilizzati per trasmettere forza e potenza meccanica. Tra le caratteristiche delle funi metalliche troviamo un'elevata capacità di trasporto combinata con flessibilità ed elasticità, nonché un'elevata durata e resistenza all'usura. Le funi metalliche in acciaio sono sicure e affidabili, e garantiscono una lunga durata a temperature comprese tra -40° C e +250° C. La scelta della fune giusta dipende dalla capacità portante e dalla durata: con l'aumento del numero di fili, la resistenza della fune e la sua flessibilità aumentano. In base al campo di applicazione vengono utilizzate anche funi in metalli non ferrosi e altri materiali, come le fibre sintetiche. Inoltre, sono possibili combinazioni di diversi materiali o fili metallici con fibre naturali/sintetiche. Le funi possono anche essere rivestite in plastica per determinate applicazioni.

Storia

All'inizio del XIX secolo, le corde di canapa e le catene in ferro battuto venivano utilizzate come mezzi di sollevamento nell'industria mineraria. Le corde di canapa, tuttavia, erano costose e potevano essere impiegate solo in pozzi minerari a basso tasso di umidità. Le catene di ferro, d’altra parte, erano fortemente sollecitate dai continui processi di salita e discesa dell'argano e si rompevano frequentemente - molto spesso con conseguenze catastrofiche. Per questo motivo, Wilhelm August Julius Albert, funzionario del Consiglio minerario tedesco, si mise alla ricerca di un prodotto sostitutivo. Albrecht, che divenne anche il fondatore della ricerca sulle funi metalliche, sviluppò una fune d'acciaio che consisteva di tre trefoli. Ogni trefolo era costituito da quattro fili, ciascuno di 3,5 mm di diametro. La fune metallica aveva un diametro di circa 18 mm. La “Albert Rope” aveva una capacità di carico sei volte superiore a quella di una corda di canapa dello stesso diametro e quattro volte quella di una catena otto volte più pesante. La fune metallica fu testata per la prima volta con successo il 23 luglio 1834 in un pozzo minerario di 484 m a Clausthal, Germania [Roland Verreet: "A short history of steel wire ropes"].

Produzione di funi

Agli albori, la produzione di funi in filo d'acciaio veniva effettuata a mano tramite corderie, lunghi percorsi rettilinei dove venivano stesi diversi fili per il processo di cordatura. Per saperne di più >>

Funi metalliche e applicazioni

Le funi metalliche sono utilizzate in numerosi settori tecnici. A seconda degli usi principali e delle forze agenti, le funi metalliche possono essere suddivise in quattro gruppi principali: funi di sollevamento, funi di trasporto, funi di scorrimento e funi per impieghi strutturali.

Le funi di sollevamento (dette anche brache a fune) sono utilizzate per l'imbracatura di merci. Queste funi sono sollecitate da forze di trazione e di flessione quando sono piegate sui bordi del carico da sollevare. Le funi di trasporto sono generalmente rivestite in plastica e fungono da binari negli impianti funicolari (aerei o terrestri). Negli impianti bifune vengono impiegate due funi: la prima, detta portante, è fissa e svolge la funzione di “rotaia” per il carico; la seconda, detta traente, conferisce il moto. Negli impianti monofune, come suggerisce il termine, queste due funzioni coesistono. Le funi traenti sono impiegate in modo dinamico e quindi appartengono al gruppo delle funi di scorrimento. Poiché scorrono al di sopra di pulegge e tamburi, sono sollecitate principalmente dalla flessione e, in secondo luogo, dalla tensione. Altri esempi di applicazione ben noti sono gli ascensori e le gru. Le funi metalliche sottili di acciaio(dette anche "cavi") sono inoltre spesso utilizzate per trasmettere la forza nei meccanismi e avviare le funzioni di commutazione e di sicurezza nei componenti tecnici. Ne sono un ottimo esempio le funi traenti note con il nome di "cavi Bowden", impiegate nei veicoli a due ruote per processi di commutazione o di frenatura. Tali funi trovano impiego anche negli aeroplani, in cui collegano le leve e i pedali dell'abitacolo con le parti mobili delle ali e altri componenti. Inoltre, anche il funzionamento delle tende parasole e delle fotocopiatrici si basa su funi metalliche sottili. Le funi di scorrimento sono largamente utilizzate anche nell’industria medica e in quella mineraria. Infine, anche i nastri trasportatori, le cinghie trapezoidali e gli pneumatici sono rinforzati da funi metalliche interne. Le funi stazionarie o strutturali sono ancorate in due punti fissi e devono sopportare forze di trazione statiche e fluttuanti. Tali funi sono utilizzate per sostenere strutture come ponti sospesi o tetti di stadi. Anche gli impianti portuali, le piattaforme petrolifere e i cantieri sono luoghi in cui vengono utilizzate enormi quantità di funi metalliche.

Controlli e ispezioni sulle funi

Una rottura nei fili di una fune d'acciaio è di gran lunga meno pericolosa di un difetto in una maglia di una catena. L'attrito tra i singoli fili e tra un trefolo e l’altro aiuta a compensare piccoli guasti nel breve periodo, ma causa usura per tutta la vita della fune. Pertanto, le funi metalliche devono comunque essere ispezionate ad intervalli regolari e sostituite quando viene raggiunto il termine del loro ciclo vitale.

Bibliografia

Klaus Feyrer: Wire Ropes. Tension, Endurance, Reliability.
Berlin, Heidelberg 2015 (Second Edition).
ISBN 978-3-662-49581-0
ISBN 978-3-642-54996-0 (eBook)

George A. Costello: Theory of Wire Rope. New York 1997.
ISBN 978-0-387-98202-1 (hardcover)
ISBN 978-1-4612-7361-5-1 (softcover)
ISBN 978-1-4612-1970-5 (eBook)

Roland Verreet: „A short history of steel wire ropes“
Dipl.-Ing. Roland Verreet: A Short History of Wire Rope.
www.seile.com
www.ropetechnology.com/bro_engl/casar_history.pdf

Wire Rope Hand Book. Usha Martin Limited.
http://www.ushamartin.com/wp-content/uploads/2014/04/Wire-Rope-Handbook.pdf

Wire Rope User’s Handbook. Union. A WireCoWorldGroup Brand.
https://www.unionrope.com/Portals/0/Documents/Technical/Wire-Rope-Basics/wire-rope-handbook.pdf

Questo articolo è stato redatto dall’Ing. Konrad Dengler, giornalista e traduttore specializzato in ambiti industriali.