PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO ANTICORROSIVO PARA CABLES TRENZADOS Y SISTEMA DE ARRASTRE.

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento en el tratamiento de cables trenzados, de los que se disponen de una capa de cinc, por escasa que ésta sea. convirtiéndola en una barrera anticorrosiva sin modificar las propiedades mecánicas del cable, y un sistema de arrastre del cable trenzado. utilizando un motor reductor regulable para cada par de carretes en cada paso del procedimiento.

En la actualidad se utiliza gran cantidad de cables en infinidad de aplicaciones . Basándose únicamente en los que se encarσan de transmitir una fuerza y ser resistentes al medio donde vayan alojados, como ejemplo, en los tiradores de ventanillas en coches. cables de embragues, en motos, etc.. se Duede decir que actualmente el cable con buenas propiedades mecánicas tiene, normalmente ba a resistencia a la corrosión v viceversa.

Estos cables van instalados en conjuntos o ensamblajes, cuyas otras piezas poseen una vida más larga, soportando tanto el efecto de la corrosión como los esfuerzos mecánicos a los que están sometidos. Esto implica que estos cables estén provocando un mayor mantenimiento de un conjunto ya que estos cables se han de cambiar mas periódicamente que las demás piezas.

Un cable trenzado normalmente utilizado. es a base de hilos de acero inoxidable. Este cable resulta muv grueso después del trefilado. es decir. al trefilar unos hilos de metal. a mayor numero de hilos, cuanto menor sea el diámetro final del cable, ya que se puede doblar mejor aguantando mayores esfuerzos por fricci n entre hilos del

trenzado .

Este cable esta listo para trabajar una vez trefilado, si bien con unas propiedades anticorrosivas aceptables, también se puede decir que las propiedades mecánicas son bastante deficitarias para trabajar como alza-cristales en ventanillas de coches, cables de embrague, etc.. es decir. donde existen unas mínimas exigencias mecánicas como tracción. fricción. torsión. compresión, etc.

Estas malas características mecánicas son debidas. básicamente, a la dificultad que aparece en el trefilado cuando se pretende realizar con un numero de hilos elevado porque, tal y como se ha dicho anteriormente, mayor número de hilos en menor diámetro final implica mejores propiedades mecánicas del cable.

El acero inoxidable es pues un material duro. difícil de trefilar, es decir, si se quiere trefilar para hilos muy finos, es un trabajo delicado ya que fácilmente se romperían estos pues son frágiles. No hay ductilidad en el cable por lo que difícilmente se podrá doblar y aguantar los esfuerzos.

Otro cable que se utiliza en la actualidad. el cual mejora las propiedades mecánicas respecto al cable de acero inoxidable, toma como metal base un acero galvanizado o electrocincado al cual se le somete a un tratamiento de estañado, normalmente por electrodeposición.

Consiste en crear una fina capa de estaño sobre la de cinc del galvanizado o electrocincado del acero. Este estañado se suele dar por electrólisis, lo que implica un proceso caro y complejo, que repercute finalmente en ei precio del cable en el mercado.

Este cable estañado mejora las proDiedades

anticorrosivas del metal base, pero aún asi no cumple con las exigencias y reαuisitos de ciertos sectores de la industria como es el del automóvil. La protección anticorrosiva sigue siendo débil y dependiendo del tipo de cinc (galvanización o electrocincado) . de su espesor inicial anterior al trefilado. el tiempo máximo de resistencia a la corrosión en cámara de niebla salina (ONS) en un ensayo al 5% de cloruro sódico según la norma DIN 50021 no supera las 200 horas (corrosión del hierro o metal base) .

Este cable estañado. implica pues. un procedimiento caro y lento ya σue el paso de la electrodeposicion es compiejo. necesitando ademas de instalaciones de lavado, neutralizado. y depuración pues, los restos de productos utilizados en el procedimiento son altamente contaminantes con lo que requieren un tratamiento antes de desechar estos productos. Esto, implica además que parte de los productos utilizados se van a perder en el neutralizado y depuración de residuos. con lo que se encarece doblemente por las instalaciones y por el material que se deseche.

Independientemente de los procedimientos de obtención con material base de acero inoxidable. o los cables estañados, estos materiales son inestables en el mercado. en el sentido de que hay pocos productores de estos materiales con lo que los precios son elevados y fluctuantes. además de un suministro no siempre garantizado.

Un cable comunmente utilizado también es el de acero galvanizado. el cual no tiene ningún tratamiento posterior al trefilado, únicamente con el cinc residual. Este cable es mas barato que el de acero inoxidable o el estañado. sin embargo, tampoco cumple los requisitos necesarios en la industria del automóvil. La protección anticorrosiva. deDend.endo del tipo de cinc v esσesor de la

caDa . el tiempo máximo de resistencia a la corrosi n en cámara de niebla salina (ONS) en un ensayo al 5% de cloruro sódico según la norma DIN 50021 esta entre 24 y 72 horas (conexión del hierro o metal base) .

El ensayo de corrosión en clima industrial ¡cámara climática. 2 litros de S02 > según la norma DIN 50.018 no supera ei primer ciclo sin corrosión roja (o del metal base) .

Otros cables que vienen utilizando en el sector del automóvil , aunαue no tanto como los ya mencionados son ios cables de acero fosfatado, sin cinc con el anima dei cable en parte ferrosa. Después del trenzado se fosfata. dando buenas propiedades mecánicas pero mala resistencia a la corrosión.

El cable embreado tampoco cumple con las exigencias anticorrosivas. Cuando se doblan mucho o son sometidos a elevadas solicitaciones mecánicas se romDen las resistencias descascan1 landose esta ultima capa haciendo esta cascarilla un efecto cizalla y provocando un mayor desDrendimiento de la caDa .

A ios cables Diastificados no se les debe hacer trabajar con duras condiciones mecánicas Dues se desplastifican.

Otro cable utilizado en el sector del automóvil pero sin propiedades anticorrosivas es un cable cobreado o latonado usado en ios neumáticos.

En conclusión se puede decir αue actualmente, los cables trenzados no cumDien con los requisitos dei sector del automóvil y motor en general , bien Dorσue no tiene gran resistencia a la corrosión o si la tiene este tratamiento merma sus propiedades mecánicas. implicando un mavor mantenimiento ademas de cable mas caros con menor vida.

DESCRIPCIÓN DE LA PATENTE Con la utilización del procedimiento objeto de la presente invención, el cable trenzado producto resuelve los inconvenientes anteriormente citados a un precio económico sin necesidad de instalaciones complejas ni contaminantes.

Este tratamiento está basado en la transformación de la capa de cinc, de un alambre, aunque esta capa sea muy escasa. siendo el cinc residual después del trefilado del acero el que se transforma. sin la deposición de otro metal. resina orgánica o sintética. barnices. etc.. se obtiene un producto final de alto grado de resistencia a la corrosión y sin variaciones sustanciales del comportamiento mecánico, en una fase final del procedimiento mediante una lubricación especial.

Por ser un cable hecho de hilos de acero galvanizado. se puede trefilar sin problemas obteniendo cables de gran numero de hilos y escaso diámetro, por lo que se obtendrá un cable dúctil, maniobrable y de altas propiedades mecánicas ya que tampoco hay un tratamiento posterior de electrodeposición que merme sus propiedades.

Por otro lado, la capa de cromo-si 1icio que se aporta sobre la de cinc genera una capa microcπstalina a base de sales de cinc, hierro, cromo y silicio que impiden en gran medida la formación de óxido de corrosión del metal base incluso para grandes solicitaciones mecánicas en ambientes corrosivos. Esta capa dura consistente a la fricción, es migrante, es decir, a través de la humedad tiene la propiedad de que una vez dañada, recupera en parte sus propiedades anticorrosivas por lo que es ideal nara mantener sus características anticorrosivas durante toda la vida del cable.

Se ha comprobado αue la protección corrosiva αe este cable trenzado. en un ensavo de cámara de niebla

salina según la norma DIN 50021 el tiempo mínimo de resistencia a la corrosión es de 240 a 800 horas, dependiendo de la capa de cinc, material base. y tipo de cromato aplicado o formado.

El paso del cromato se puede realizar bien con cromo 6 (Cr6 ) o con cromo 3 (Cr3) dependiendo del grado de anticorrosión deseado. ya que el Cró permite. bajo las mismas condiciones de corrosión, mayor vida que el cable tratado con Cr3. Sin embargo hay compañías que no admiten en sus mecanismos piezas con Cró. por lo que este procedimiento permite cualαuiera de las dos posibilidades en su tratamiento.

Se puede utilizar con cualquier material base que admita una capa de c nc. como por ejemplo aceros galvanizados o electrocincados .

Se trata pues de un procedimiento de alto poder anticorrosivo. debido a la copa de cromato-si 1 ice . económico y sencillo pues no requiere pasos como electrodeposición que encarecen y complican el proceso, con escasa variación de las propiedades mecánicas. maniobrabi 1 idad y flexibilidad, no hay pérdidas de masas por descascarillado. En un proceso en continuo cabe la posibilidad de eliminar el paso de lavado, lo cual elimina una posible contaminación y coste, mediante un escurrido y/o secado (por soplado o apsorción mecánica del arrastre) o método conocido como puede ser por inducción.

Todo el cromato-si1ice se σueda en el tratamiento, no hay desechos ni contaminación en el proceso de trabajo.

Por ultimo dependiendo del uso final del cable trenzado, se le puede dar un paso de lubricación a base de sulfuro de molidbeno preferiblemente u otro lubricante orσamco o sintéticos apropiados.

Con todo esto resulta un cable:

- con menor coste de mantenimiento en el conjunto donde vayan alojados.

- de gran aplicación en ambientes salinos y muy corrosivos.

- económicos si se compara con la larga vida del mismo, pues las propiedades mecánicas se mantienen en la duración de ensayos reales sobre este tipo de cables.

- que admite la lubricación y colorante en el mismo o posterior tratamiento.

- menos contaminante

- las propiedades anticorrosivas permanecen en un porcentaje elevado después de las solicitudes mecánicas, recibidas a lo largo de su vida.

El cable (8) nasa por el proceso, de un paso a otro. por un sistema de arrastre que está basado en la utilización de un motor. preferentemente eléctrico, independientemente para cada paso del proceso. Estos motores giran. en un principio, a la misma velocidad, de manera que en el cable no exista una tensión tan elevada desde el final del proceso, incrementándose esta tensión a medida que el proceso es mas largo.

Con la utilización de estos mecanismos que hacen girar a los carretes se consigue reducir la tensión en el cable notablemente, ya que ía fuerza de arrastre la va a recibir en cada paso del proceso, a la vez que esta fuerza no va a ser tracción sino que va a ser a través del giro del tambor o carrete con una superficie de empuje grande implicando un reparto de fuerzas mucho mayor y por tanto menor tensión sobre este.

Se le incorpora a este sistema de arrastre un dispositivo regulador de velocidad de caαa motor, de forma que en el caso de que en un carrete ei cable se tensase en exceso o por defecto el motor se aceleraría lo suficiente para iσualar tensiones en el cable v alcanzar nuevamente la

6 velocidad de giro de régimen.

Este dispositivo regulador consiste en un contrapeso sobre el cable, un brazo de palanca biela- manivela. un detector preferente analógico. un regulador variador preferiblemente tipo vertical y el motor propiamente .

Se comprendera mejor el diseño de la presente invención con ayuda de los dibujos siguientes donde se representan una esquema del procedimiento v diversas vistas v detalles del sistema de arrastre:

Figura 1.- Esquema del procedimiento en el tratamiento del cable trenzado.

Figura 2.- Vista iogitudinai de los carretes, con el motor, palancas y dispositivo regulador.

Figura 3.- Corte transversal de ios carretes, con el sistema de poieas. contrapesos, etc.

Figura 4.- Detalle del dispositivo detector de la variación de tensión del cable.

Según se aprecia en ia figura 1 se distinguen una serie de recicipientes (i. 2. 3. 4. 5> . 5 en este caso. pudiéndose sustituir alguno según e caso. en cuyos recipientes hay introducidos un doble cilindro ranurado (6> compuesto por unas ranuras (7) alrededor de las cuales se enreda v desenreda ei cable (8) . Este cable va guiado a través de unas guias o poleas ( 9 ) .

Este proceso lleva una serie de nasos como el αesengrase en cuyo recipiente (1) hay un deterσente o similar (10) . Un escurπαo (11) a la salida de este. ei cable siσue hacia un seσundo recipiente í3) αe neutralizado v uno αe cromato i4i c~n otro escurπαo i 1 __ i v un secaαo

(13) pasando finalmente a un sellado (13) y otro escurrido

( 14) y secado (15) .

El tiempo que el cable ha de permanecer en cada paso no es el mismo para todos. por ello, ya que por economía todos los cilindros (6) serán preferentemente iguales y la velocidad de rotación también será la misma para todos ellos, la condición que va a dictar el tiempo de permanencia en cada paso sera el número de vueltas que el cable estará enrollado en cada cilindro o carrete (6). de forma que a mayor número de vueltas mayor es el tiempo que el cable permanecerá en el correspondiente baño. En la figura 2 se pueden ver dos cilindros ranurados por cuyas ranuras (7) se desplaza el cable (8) enrollado.

A su vez. estos cilindros (6) son huecos, preferentemente por peso, disponen de un ranurado (7 ) por donde pasa el cable (8). Estos cilindros o carretes (6) giran sobre dos piezas de apoyo (19) cada uno, desmontables fácilmente, los cuales a través de un tetón (20) forman el punto de unión y apoyo con los cojinetes (17) de teflon grafitados que pueden ceder cierta inclinación en su alojamiento (21) de los cuerpos (16). unida superiormente a todos los cuerpos de los demás cilindros, de manera que elevando esta estructura se elevan todos los cilindros (6) para su recambio, limpieza, colocación de nuevo cable, etc.

En el primer paso del proceso se sumerge el cable, que viene de una bobina, en un recipiente (1) donde se halla un doble cil ndro (6) sobre el que se va enrollando el cable (8). estando este bajo el nivel de un líquido desengrasante (10). de manera que se limpia este cable (8) de toda la suciedad que éste transporta. el fluido utilizado (10) puede ser cualquiera de los comunmente usados para estos fines, no requiere de ninguno en concreto. Una temperatura óptima de este desengrasante es entre ambiente v 90£_C. Con un tiempo entre 30 y 180

segundos .

El desengrase será con emulsivos neutros, detergentes o preferentemente mediante desengrasantes levemente alcalinos. Este paso se puede realizar por inmersión en la cubeta (1) enrollado en el tambor (6) o bien por proyección de estos fluidos sobre el cable (8) . como proceso previo o sustitutivo del desengrase por detergentes.

El cable sigue circulando, sale del primer paso (1) y se le somete a un escurrido (11) mediante soplado, pro absorción por cualquier método conocido. etc.. continuando el cable a través de medios que lo mantienen tirante, guiándolo en cada momento por medio de poleas (9) . rodillos, etc. Posteriormente, pasa a un segundo recipiente de lavado (2) donde se enjuaga de cualquier posible resto de suciedad o desengrasante del paso anterior.

Este segundo paso, de lavado. puede ser sustituido por una ducha fina, o aspersión donde se podrían conseguir los mismos resultados pero eliminando un recipiente (2) con su correspondiente cilindro (ó) . En cualquiera de los dos casos los residuos de este paso de lavado son biodegradables por lo que no constituye ninguna fuente de contaminación.

Con el siguiente paso de neutralizado (3) nos aseguramos de que no quede ningún resquicio de desengrasante utilizando para ello cualquier fluido acorde con esta función. También se dispone en este paso de uno o varios cilindros (6) , que al igual que en los pasos anteriores. es sobre el que se enrolla el cable en dicho baño.

Estos materiales de neutralizado pueden ser ácidos diluidos como nítricos, cloridrico. sulfúrico, etc.. o sales acidas apropiadas en concentraci n v naturaleza.

En el cuarto paso se procede a un baño de cromato (4) . Este baño o tratamiento se realiza preferentemente en cromo 3 (Cr+3) o cromo (Cr+6) dependiendo de las características deseadas.

El cromo 6 permite una resistencia a la corrosión considerablemente mayor que la que proporciona la capa de cromo 3. sin embargo existen compañías que no admiten el cromo 6 en sus mecanismos, por lo que se admite la posibilidad de utilizar cualquiera de los dos compuestos. La temperatura esta entre ambiente y 40ΩC con proporciones en cromo ó de 1 a 10 gr/litro y un PH de 1 a 2,5 con un tiempo de este paso de 10 a 120 segundos.

En el caso de cambio de la utilización de un baño en Cr+3 a Cr+6 ó viceversa sólo hay que limpiar, adecuadamente. la cubeta o recipiente (4) del cromato y añadir el fluido deseado. También se podría hacer con dos cables, de modo que uno saiga del neutralizado hacia la cubeta del Cr+3 y otro cable de la misma cubeta de neutralizado hacia la de Cr+6. obteniendo así de una sola atacada dos cables, cada uno con una capa anticorrosiva de diferentes características.

Después del paso del cromato (4) se le aplica al cable un escurrido (12), de las mismas características que el escurrido anterior (11) a la salida del desengrase (1) . Una vez escurrido pasa a un secado (13) donde por medio de calentamiento con aire forzado o preferentemente por inducción, se elimina casi instantáneamente la humedad que pueda portar el cable después de estos baños.

El siguiente paso es el de sellado (5) donde se introduce el cable enrollado en el doble cilindro ranurado (6) en una solución acuosa en caliente entre 60 y 802 C de un compuesto de silicato, que reacciona en medio alcalino y a concentraciones entre 10 y 50 gr/litro y PH entre 10,5 y 12. con la capa de cromato, formándose un complejo de

cromato de cinc y sílice (S02) que forman la capa definitiva anticorrosiva una vez seco en el paso posterior. El tiempo en este paso oscila entre 20 y 240 segundos.

Todo el cromato-si 1ice se queda en el tratamiento, no hay desechos ni contaminación por lo que no es preciso el disponer de instalaciones caras y necesarias pues el cromo es altamente contaminante.

El último paso del procedimiento consiste en un escurrido (12) y secado (13) de características similares a los depósitos en el paso anterior (12 y 13) .

Esta cana anticorrosiva se forma a raíz de una capa microcristal ina a base de cinc. hierro, cromo y silicio que impiden en gran medida la formación de oxido de corrosión del metal base incluso para grandes solicitaciones mecánicas en ambientes corrosivos.

Posteriormente, dependiendo de las solicitaciones a las que vaya a ser sometido el cable, se aconsejará un paso de lubricación o no. si el cable tiene que soportar un rozamiento en su trabajo o fricción por torsión del cable, de hilo contra hilo, contra poleas. gulas, etc.. entonces se preferirá este último paso de lubricación. El cable pasarla a una siguiente cubeta (18) . donde por aspersión o inmersión, se aplicará el aceite en condiciones de temperaturas, tiempos. etc.. acorde a su función, volviéndose a recoger el aceite no impregnado.

Este lubricante podrá ser preferiblemente de sulfuro de molibdeno. aunque se podrían utilizar otros, orgánicos o sintéticos apropiados a estas funciones.

Finalmente, en el caso de lubricación, se volverá a aplicar un último escalón de escurrido y secado.

Oocionalmente . durante el paso de cromato, con

cromo 3. se permitirá añadir un colorante compatible, de tipo anilina e igualmente en la solución de silicato con lo que quedará un ligero teñido en cualquier color y tonalidad que servirá como identificativo del proceso, siendo el azul, verde o rojo los más adecuados. Este color no influye en la reacción química ni resultado final.

Después de todo este tratamiento. el cable se volvería a enrollar, ya tratado, para su comercialización y uso.

La velocidad del cable a lo largo del procedimiento, en continuo. sera normalmente constante, dependiendo el tiempo de permanencia en cada baño o paso del numero de vueltas que el cable de al tambor (6) en cada paso. La velocidad de arrastre será regulable acondicionando la velocidad a cada caso en concreto que dependerá del metal base. capa anticorrosiva deseada, diámetro de los cilindros. En los dibujos se pueden apreciar los carretes (6) que están normalmente introducidas en el baño de la cuba (2) . Alrededor de estos carretes se enrolla el cable (8) un número de vueltas proporcional al tiempo de cada baño.

Los carretes al igual que los demás elementos van sujetos a una estructura desplazable verticálmente para introducir o sacar los carretes del baño correspondiente.

El cable sale tangentemente hacia un escurridor (22). una polea (23). sobre cuyo cable apoya otra polea (24) con un contrapeso (25) un brazo de palanca (26) unido a una barra (27) . que hace de biela-manivela con la pletina o brazo (28) por encima del cual lleva un detector (29) de variación de distancia el cual manda una señal al motor (30) que suministra ei movimiento a los carretes.

El funcionamiento es sencillo, para ello, cuando se pone en marcha el proceso se conectan todos los motores

(30) a la vez. girando todo ellos, en principio, a la misma velocidad para el cable vaya sincronizado en cada uno de los pasos.

Habrá, preferentemente, un dispositivo motor por cada juego de carretes existen en cada paso del proceso.

Este movimiento origina un pequeño tiro del cable que se va desenrollando de su bobina a la hora del tratamiento objeto de la patente. Este cable (8) se enrolla por las espiras de los carretes (6) del baño correspondiente .

El cable (8) sale tangencialmente del carrete superior, dirigiéndose hacia vaso (22) por cuyo interior se fuerza una corriente de aire que incide sobre el cable obligando a que todo el liquido que arrastra caiga a la misma cuba de la que partió.

Después de este vaso (22) de escurrido pasa por una polea (23) hacia el carrete del baño contiguo. En dicho tramo se coloca una polea (24) que descansa sobre el vano del cable (8) entre la polea (23) y el siguiente carrete

(6) .

Esta polea (23) puede ser cualquier detector de la tensión del cable (24) en ese punto. Dicho detector de tensión (24) va unido a un brazo (26) unido a su vez sobre una barra (27) que puede girar sobre su eje.

Este brazo (26) puede llevar un contrapeso (25) reguiador de la tensión deseada en el cable.

Cuando por cualquier causa el cable (8) se destensa, el detector de tensión (24) se inclinara, en este caso hacia abajo. por el efecto del contrapeso (24) provocando un giro de la biela manivela (9. 10) haciendo girar a su vez la pletina o dispositivo-manivela (28) . de ia manera que ia posición relativa de su superficie Í3i)

con respecto al detector (29) . preferentemente analógico, varía, mandando una señal al motor (30) de reducción de tensión lo que se traduce en una disminución de su velocidad de giro, hasta que la tensión en el cable vuelve a ser la correcta, la polea (24) asciende originando un par de giro sobre el brazo (26) . la barra (27) y la manivela (28) con lo que vuelve a ser la misma posición relativa con el detector (29) cortando la señal que enviaba de reducción de tensión al motor (30) girando éste de nuevo o en régimen de giro original.

Ocurre lo mismo cuando el cable (8) se tensa demasiado. pero en sentido contrario. es decir. el movimiento del brazo (26) . barra (27) y pietina (28) son al contrario. provocando en el detector (29) una señal que enviaría al motor (30) acelerándolo hasta que desapareciese esa sobretensión del cable (8) .

Este dispositivo se colocara para cada juego de carretes existente en cada paso o baño del proceso.

Este tratamiento es adecuado y multiplicador del efecto anticorrosivo en el caso de que se aplique sobre trefilados de alambres con electrodenosicion de aleaciones de cinc, como cinc-hierro, cinc-niguel . etc.

A su vez. este tratamiento es perfectamente válido para procesos en discontinuo donde las madejas huecas de cable trenzado con capa de cinc residual . galvanizado o cincado. se van sumergiendo en los distintos pasos por medio de maquinas transfer o similares, permitiendo las reacciones químicas pertinentes que les confieren las propiedades anticorrosivas descritas.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza dei presente invento. asi como una forma de llevarlo a la práctica. sólo nos queda por añadir oue en su conjunto y partes oue io componen es oosibie introducir cambios de

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16 forma _, materiales y de disposición, siempre y cuan ^d o dichas alterac _i ones no var _í en sustancialmente las características _d e _{l i} nvento que se reivindican a continuaci ^ó n.

HOJA SUSTITUTORIA