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EuroWire – Maggio 2011
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articolo tecnico
2 Tipi di rottura del
filo causata dalla
trafilatura
Recentemente, la rottura del filo durante
la trafilatura è stata notevolmente ridotta
grazie ad una minore segregazione delle
particelle e ad una quantità inferiore di
inclusioni nelle barre e nei fili ottenute
mediante un’efficace pulizia del materiale
e al miglioramento delle condizioni di
trafilatura.
Tuttavia, la frequenza con la quale si
verificano le rotture durante la trafilatura
aumenta al diminuire del diametro del filo.
Esistono diverse cause di rottura del filo
(
Figura 1
). Due tipi di rottura del filo sono
causati dalle inclusioni.
Una si verifica quando le inclusioni si
incontrano sulla superficie della frattura;
l’altra, chiamata rottura dell’“estremità
cava” si verifica quando vi sono tracce di
inclusioni concave, ma le inclusioni non
si riscontrano.
Due tipi di rotture sono causati da
materiali estranei introdotti durante un
processo diverso rispetto al processo
di colata. Una è definita rottura per
“contaminazione”, e si verifica quando
si incontrano materiali estranei sulla
superficie della frattura; l’altra è definita
rottura della “cavità pressata” quando non
si incontrano materiali estranei.
Inoltre, la rottura dell’”estremità divisa” si
considera causata da difetti superficiali
mentre la rottura da “tensione” è provocata
dall’applicazione di una sollecitazione
superiore alla resistenza del filo
5
.
Sono stati esaminati i tipi di rottura che si
verificano quando vengono trafilati fili di
connessione d’oro.
La
Figura 2
mostra la frequenza con la
quale si verifica ciascun tipo di rottura
del filo, con i diametri dei fili trafilati divisi
in tre gruppi: 100-350µm, 50-99µm e
20-49µm
4
.
La
Figura 1
e la
Figura 2
mostrano che i
difetti superficiali, i materiali estranei e una
tensione eccessiva di trafilatura provocata
da grippaggio sono le cause della rottura
del filo. Tuttavia, si suppone che numerose
rotture di fili con diametro inferiore a
50µm siano dovute alla presenza di
inclusioni all’interno del filo che si formano
durante la colata
5
.
Pertanto,
possiamo
concludere
che
affinché i fili resistano alla rottura durante
la trafilatura, non devono esserci difetti
superficiali e le inclusioni devono essere
il più possibile ridotte di numero e
dimensioni.
3 Analisi FEM della
trafilatura di un
filo con inclusioni o
materiali estranei
3.1 Effetti delle inclusioni all’interno
di un filo
La maggior parte delle inclusioni nei fili
è costituita da materiali duri. I risultati
delle analisi delle inclusioni effettuate
nelle superfici con fratture di fili mediante
spettrometro a dispersione di raggi
di energia (EDS - Energy Dispersive
Spectrometer) hanno evidenziato che
molte inclusioni erano di A1
2
O
3
o SiO
2
, e
il resto era costituito da materiali estranei
formatisi da abrasione della filiera e
dell’equipaggiamento.
Pertanto, dal momento che vi sono
inclusioni di allumina e materiali estranei
nei fili, è stata effettuata un’analisi FEM
della trafilatura del filo. Il rapporto
fra la dimensione delle inclusioni e il
diametro del filo, ossia Di/Do, è stato
Sforzo di trafilatura del filo non dimensionale
Lunghezza di trafilatura non-dimensionale
▲
▲
Figura 3
:
Variazione dello sforzo di trafilatura quando l’inclusione passa attraverso la filiera (analizzata mediante
FEM (percentuale di riduzione R/P=10%))
Frequenza
▲
▲
Figura 4
:
Frequenza di rottura del filo rispetto a D
i
/ D
o
D
i
/D
o
Nulla