Il processo di cordatura è la fase nella produzione di cavi in cui i singoli fili vengono attorcigliati attorno a un asse comune per formare un conduttore a trefolo. È la fase che determina quanto sarà flessibile, resistente alla fatica ed elettricamente coerente il cavo finale. In pratica, un processo di cordatura ben controllato utilizza una lunghezza di avvolgimento precisa, una tensione uniforme del filo e il tipo di macchina corretto per evitare difetti comuni come l'ingabbiamento degli uccelli, fili sciolti e variazioni di diametro.
Cosa succede durante il processo di spiaggiamento?
Il processo di cordatura segue una sequenza coerente: svolgimento, controllo della tensione, torsione nel punto di chiusura e riavvolgimento. Ogni fase deve essere sincronizzata per mantenere un passo e una geometria del conduttore costanti.
- Pagamento: i singoli fili vengono estratti da bobine montate su un sistema di svolgimento. Il pay-off può essere attivo o passivo; i sistemi attivi forniscono una controtensione fissa per ciascun filo.
- Controllo della tensione: ogni filo passa attraverso rulli ballerini o sensori di tensione. La stessa tensione su tutti i fili impedisce che un filo venga allungato eccessivamente o formi anelli.
- Torsione e chiusura: i fili convergono in una matrice o guida di chiusura, mentre la macchina fa ruotare i portafili o la bobina di avvolgimento. La velocità di rotazione e la velocità della linea insieme determinano la lunghezza dell'avvolgimento (la distanza assiale per una torsione completa).
- assunzione: il conduttore a trefolo viene tirato da un argano e avvolto sulla bobina di riavvolgimento. La relazione di velocità tra il cabestano e la parte rotante è mantenuta da un servo o sistema di ingranaggi.
Per una più ampia introduzione alla gamma completa di cordatrici potete leggere la nostra guida completa alle macchine cordatrici per cavi . Spiega come differiscono queste macchine e come vengono selezionate per i diversi progetti di conduttori.
Principali tipologie di cordatrici
Esistono tre principali famiglie di cordatrici: planetarie, tubolari e a doppia torsione (ad arco). Ciascuno offre un diverso equilibrio tra precisione di posa, velocità di produzione e flessibilità del conduttore.
| Tipo di macchina | Principio di rotazione | Vantaggi principali | Limitazioni | Le migliori applicazioni |
|---|---|---|---|---|
| Cordatrice planetaria (rigida). | Le bobine di filo ruotano in gabbie attorno ad un asse fisso; i singoli strati sono costruiti in un ampio cerchio primitivo | Lunghezza di avvolgimento molto precisa; bassa torsione del filo; buono per conduttori grandi e rigidi | Velocità inferiore; grande ingombro; tempi di configurazione più lunghi | Cavi di alimentazione, conduttori ad alta tensione, nuclei intrecciati multistrato |
| Cordatrice tubolare | Tutte le bobine di filo sono montate all'interno di un tubo rotante; tutto il tubo gira | Alta velocità; rotazione regolare; buono per lunghe tratte di conduttori nudi | I fili sono soggetti a torsione durante lo svolgimento; meno adatto ai design flessibili | Conduttori per linea aerea in alluminio e rame, conduttori rinforzati in acciaio |
| Cordatrice a doppia torsione (arco). | Un arco ruota attorno al conduttore e produce due torsioni per giro | Rendimento molto elevato; design compatto; minor consumo di energia | Richiede un controllo preciso della tensione; potrebbe essere necessario un dispositivo di torsione all'indietro per una posa uniforme | Fili da costruzione in rame, cavi flessibili, cavi dati e cavi di controllo |
Per la produzione in grandi volumi di conduttori flessibili in rame, a 1250 cordatrice a doppio arco è una scelta comune perché combina un ingombro compatto con velocità di uscita competitive per la costruzione di linee di cavi e cavi dati.
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Quattro parametri (lunghezza di avvolgimento, direzione di avvolgimento, tensione del filo e fattore di riempimento) hanno l'effetto maggiore sulle prestazioni di un conduttore a trefolo.
- Lunghezza di posa: la distanza assiale per un avvolgimento di filo a 360°. Per i conduttori a trefoli concentrici, la lunghezza dell'avvolgimento è solitamente da 10 a 14 volte il diametro esterno dello strato. Una tolleranza tipica della macchina è ±3%, ma le linee ad alta velocità possono richiedere un controllo più rigoroso.
- Direzione della posa: la maggior parte dei cavi standard utilizza la posa a destra, ma la direzione dell'ultimo strato deve corrispondere alla linea di isolamento a valle e al design del connettore. Una direzione di posa errata può causare guasti prematuri alle terminazioni.
- Tensione del filo: la tensione del singolo filo dovrebbe essere il più vicino possibile alla parità. Una regola pratica è mantenere la tensione al 2–5% del carico di rottura del filo; una tensione più elevata può rompere il filo, mentre una tensione più bassa può causare fili allentati.
- Fattore di riempimento: il rapporto tra l'area effettiva del metallo conduttore e l'area circolare circoscritta. La cordatura compatta può aumentare questo valore da circa il 75% a oltre il 90%, riducendo il diametro del cavo e il costo del materiale.
Scegliere la giusta macchina cordatrice
La cordatrice giusta è quella che abbina la geometria, il materiale e la velocità di produzione richiesti dal progetto del conduttore con le caratteristiche di torsione intrinseche della macchina.
- Determinare la struttura del conduttore. Un conduttore a trefolo concentrico di classe 2 (ad esempio, IEC 60228) richiede un trefolo planetario o rigido; un conduttore flessibile di classe 5 o 6 funziona bene su una linea a doppia torsione o controtorsione.
- Valutare il materiale. I fili di rame teneri necessitano di una manipolazione delicata, quindi le macchine a doppia torsione con controllo di precisione della tensione sono una buona soluzione; i fili di alluminio o lega possono essere fatti passare su trefolatori tubolari ad alta velocità.
- Stimare la produzione richiesta. Le macchine a doppia torsione producono due torsioni per giro, quindi spesso offrono il costo per metro più basso per fili semplici e compatti. Ma quando una tolleranza di posizionamento stretta è vitale, la velocità inferiore di una macchina planetaria è un compromesso accettabile.
- Considera lo spazio e la manutenzione. Gli strander ad arco e tubolari sono compatti e di più facile manutenzione rispetto alle gabbie planetarie di grandi dimensioni, che necessitano di una superficie notevole e di fondazioni pesanti.
Difetti comuni e come prevenirli
La maggior parte dei difetti di cordatura sono causati da una tensione incoerente, guide usurate o un'impostazione errata dell'avvolgimento. Nella tabella seguente sono elencati i difetti più comuni e i relativi rimedi.
| Difetto | Causa tipica | Prevenzione |
|---|---|---|
| Gabbia per uccelli (il filo si solleva dal filo) | Torsione all'indietro insufficiente durante la flessione; tensione eccessiva del filo | Utilizzare il pay-off della torsione all'indietro; ridurre la tensione del cabestano; aumentare il numero di rulli guida |
| Rottura del filo | Bave sulle guide; tensione del singolo filo troppo elevata | Lucidare tutti i punti di contatto; impostare la tensione al 2–5% del carico di rottura; aggiungere il monitoraggio della tensione su ciascun filo |
| Diametro sovradimensionato/sottodimensionato | Matrice di chiusura usurata; preformatura del filo errata | Sostituire regolarmente la matrice; verificare l'altezza della preforma almeno una volta per turno |
| Lunghezza di posa irregolare | Fluttuazione di velocità tra il cabestano e la parte rotante | Utilizzare il servocontrollo a circuito chiuso; calibrare i tachimetri; mantenere una velocità di linea stabile |
Domande frequenti
Le risposte alle domande più comuni sulla cordatura si basano tutte su un principio: la macchina deve corrispondere al design del conduttore e il processo deve essere a tensione controllata.
Qual è la differenza tra raggruppamento e arenamento?
Il raggruppamento è una torsione non geometrica in cui i fili vengono disposti insieme in modo casuale in una direzione, spesso con una lunghezza di avvolgimento ridotta, ed è utilizzato per conduttori flessibili a filo sottile. La cordatura, al contrario, produce uno schema elicoidale regolare con passo e direzione controllati, conferendo al conduttore una geometria definita e migliori prestazioni a fatica. In un processo di cordatura i fili sono posizionati in strati distinti, mentre in trefolatura non lo sono.
Una macchina cordatrice può gestire tutti i tipi di conduttori?
Nessuna singola macchina può coprire tutti i progetti. Una cordatrice planetaria garantisce l'avvolgimento più accurato ed è preferita per i conduttori di potenza di grandi dimensioni, mentre una cordatrice a doppia torsione è molto più veloce per i cavi flessibili di piccole dimensioni. Per i fili molto sottili, una macchina a tripla torsione è un'alternativa e per le coppie che necessitano di cancellazione, è necessaria una cordatrice per coppie a torsione posteriore. La maggior parte degli stabilimenti utilizza due o tre diversi tipi di macchine.
Cos’è il back-twist e quando è necessario?
La torsione all'indietro è la rotazione extra applicata a un filo durante il svolgimento in modo che il filo non venga deformato plasticamente quando entra nel punto di cordatura. È necessario quando il filo deve rimanere non attorcigliato dopo la formazione del conduttore, ad esempio nei cavi flessibili, nei cavi dati e nei conduttori a trefoli utilizzati in applicazioni dinamiche. Le macchine con rotazione ad arco possono aggiungere un dispositivo di rotazione all'indietro per compensare la sollecitazione torsionale.
In che modo il passo di cordatura influisce sulla flessibilità?
Un passo più corto (lunghezza di posa) aumenta la flessibilità del conduttore e la resistenza alla flessione dinamica, ma aumenta anche l'utilizzo del materiale e riduce il margine di tensione di rottura per un dato spessore di isolamento. Il passo più lungo conferisce maggiore rigidità e minore resistenza CC. L'intervallo di passo standard per i cavi flessibili è circa da 8 a 12 volte il diametro dello strato, mentre i cavi a installazione fissa spesso ne utilizzano da 12 a 16 volte.
Considerazioni finali
Il processo di cordatura non è semplicemente un'operazione di torsione meccanica; è una precisa fase di lavorazione che determina le prestazioni meccaniche ed elettriche del conduttore. Per un produttore di cavi, i vantaggi maggiori derivano dall’abbinamento del tipo di macchina alla famiglia di prodotti, dal controllo dei quattro parametri di qualità e dalla formazione degli operatori affinché vigilino sui difetti legati alla tensione. Con la giusta attrezzatura e disciplina, il processo di arenamento può funzionare ad alta velocità senza compromettere la qualità.
