Laminatoio

Un laminatoio assottiglia il metallo stringendolo fra due cilindri che girano in senso opposto. Il metallo perde spessore e guadagna lunghezza, e alcune viti fissano la distanza fra i cilindri. Leonardo da Vinci disegnò un laminatoio a manovella per lo stagno in un taccuino del 1497 circa, e la zecca di Parigi laminava il metallo delle monete già nel 1551.

Che cos’è

Un laminatoio è una macchina che assottiglia il metallo facendolo passare fra due cilindri. Sono rulli lisci di metallo duro, montati uno sopra l’altro, separati da una luce un po’ più stretta del pezzo che entra. Girano in senso opposto, afferrano il metallo e lo trascinano, e il pezzo esce più sottile e più lungo. Ripetendo le passate e stringendo un poco la luce ogni volta, una barra spessa diventa una piastra, una lamiera o una lamina.

Due montanti verticali, le gabbie, reggono i cilindri. Ogni estremità di un cilindro, il collo, gira in un supporto, il cuscinetto, che può salire e scendere in una finestra della gabbia. Alcune viti che attraversano la sommità delle gabbie spingono sui supporti del cilindro superiore e regolano la luce. Una coppia di ingranaggi uguali accoppia i due cilindri perché girino alla stessa velocità e in senso opposto, e una manovella, una ruota idraulica o più tardi un motore ne fa girare uno.

Un laminatoio dà una lamiera dello stesso spessore su tutta la lunghezza, cosa difficile da ottenere con il martello. Le zecche lo usavano per preparare le strisce da cui si tagliavano i tondelli delle monete, le ferriere per trasformare le barre in lamiere e tondini, e gli orafi usano ancora piccoli laminatoi a mano per la lastra d’argento e d’oro. I cilindri e i loro ingranaggi sopportano sforzi notevoli, perciò il telaio deve essere rigido e i supporti ben ingrassati.

Come funziona

Dove toccano il metallo, le superfici dei due cilindri avanzano entrambe nel senso della passata. L’attrito fra cilindro e metallo tira il pezzo nella luce, più stretta di lui, e i cilindri lo schiacciano mentre lo portano con sé. Se si chiede una riduzione troppo forte, l’attrito non basta più a imboccare il metallo e i cilindri slittano sulla sua estremità.

La stessa striscia prima e dopo la laminazione: più sottile, larga come prima e più lunga in proporzione.

Il metallo viene schiacciato, non asportato, quindi il suo volume non cambia. Una striscia che perde metà del suo spessore e conserva la larghezza esce lunga circa il doppio. Poiché dalla luce deve uscire tanto metallo quanto ne entra, la striscia lascia i cilindri più in fretta di quanto vi sia entrata. Una striscia si allarga di poco, perché l’attrito dei cilindri la trattiene in larghezza; una barra quadra si allarga di più. Tratti incisi di traverso su una striscia si allontanano con le passate, e così si vede il metallo scorrere.

Laminato a freddo, il metallo diventa più duro e meno duttile a ogni passata: è l’incrudimento. Dopo qualche passata il rame o l’argento si irrigidisce, torna indietro come una molla e può criccarsi ai bordi. Scaldarlo fino al rosso scuro, cioè ricuocerlo, lo rende di nuovo tenero e il lavoro può continuare. Il ferro e l’acciaio si laminano per lo più a caldo, quando sono teneri e non si incrudiscono, e le barre escono incandescenti dal forno.

Sotto il carico i cilindri si flettono un poco e le gabbie si allungano, così la lamiera esce un po’ più spessa della luce regolata, e un po’ più spessa al centro che ai bordi. I grandi laminatoi per lamiera sottile usano piccoli cilindri di lavoro, che richiedono meno forza, appoggiati da dietro a cilindri di appoggio più grossi che li tengono diritti. I cilindri incisi con scanalature danno a una barra una sezione quadra, tonda o più complicata, come quella di una rotaia, facendola passare in una serie di calibri sempre più piccoli.

Come si fa

Laminare una striscia di rame in un piccolo laminatoio a mano da orafo, comprato e non costruito, e ricuocerla quando si indurisce.

Procurarsi il materiale. Servono un piccolo laminatoio a mano ben fissato con un morsetto o con viti a un banco pesante, una striscia di rame ricotto abbastanza sottile da passare tra i cilindri aperti e abbastanza lunga da tenerla lontano da essi, un calibro a nonio o digitale, una riga d’acciaio e una punta per tracciare, un mattone refrattario, un piccolo cannello a gas, una pinza, una ciotola d’acqua, carta abrasiva fine e uno straccio. Il rame deve essere pulito e asciutto, senza grasso, lega per saldare o granelli di sabbia, che segnerebbero i cilindri.

Un laminatoio da orafo: una vite in alto regola la luce e la manovella fa girare entrambi i cilindri tramite ingranaggi.

Misurare e tracciare. Misurare spessore, larghezza e lunghezza della striscia e annotarli. Tracciare con la punta due tratti sottili di traverso, a qualche centimetro l’uno dall’altro.

Regolare la luce. Aprire i cilindri, infilare l’estremità della striscia fra di essi e chiudere la vite finché i cilindri toccano appena il metallo. Togliere la striscia e chiudere la vite di un altro piccolo giro.

Laminare. Tenere la striscia per l’estremità lontana, piatta e in squadra con i cilindri, e girare la manovella con regolarità perché i cilindri la imbocchino. Lasciarla prima che le dita si avvicinino ai cilindri e riprenderla dall’altra parte. Infilarla ogni volta nello stesso senso. Dopo ogni passata chiudere la vite dello stesso piccolo giro, poi misurare lo spessore e la distanza fra i tratti. La striscia si allunga man mano che si assottiglia, mentre la larghezza cambia appena.

Sentire l’incrudimento. Dopo varie passate, piegare con le dita l’estremità della striscia: ora è più rigida e torna indietro. Posarla sul mattone refrattario, abbassare la luce e passare la fiamma del cannello su tutta la striscia finché si arroventa di un rosso scuro. Lasciarle perdere il bagliore, prenderla con la pinza e immergerla nell’acqua. Asciugarla del tutto, togliere l’ossido scuro con la carta abrasiva e piegarla di nuovo: è tornata tenera. Riprendere la laminazione e confrontare la lunghezza guadagnata con lo spessore perso.

Sicurezza. La luce fra i cilindri è un punto di schiacciamento: tenerne lontani dita, maniche larghe, capelli e guanti, e non infilare mai un pezzo troppo corto per essere tenuto ben lontano dai cilindri. Ricuocere su un mattone refrattario, lontano da tutto ciò che brucia, con occhiali di protezione, e toccare la striscia calda solo con la pinza.

Storia ed evoluzione

Leonardo da Vinci disegnò un laminatoio in un taccuino datato al 1497–1499 circa, oggi conservato all’Institut de France di Parigi. È una macchina a manovella per ridurre lo stagno in lastre sottili: la manovella fa girare ingranaggi che muovono il cilindro superiore, e quello inferiore poggia su due supporti che si possono alzare o abbassare per regolare lo spessore. Leonardo voleva i cilindri di metallo da campane, un bronzo, perché non si deformassero. Nulla indica che l’abbia costruito.

Nel XVI secolo il laminatoio entrò nelle zecche. Nel 1551 la zecca di Parigi aprì un’officina sulla punta occidentale dell’Île de la Cité con macchine arrivate dalla Germania: un laminatoio mosso dalle ruote di un mulino, una trancia per i tondelli e un bilanciere per coniarli. Il metallo colato in strisce passava più volte fra i cilindri fino a raggiungere uno spessore regolare. I monetieri, che coniavano a martello, si opposero alle nuove macchine, e negli anni Ottanta del Cinquecento l’officina fu limitata a medaglie, gettoni e monete di rame. La Francia adottò definitivamente la coniazione meccanica delle sue monete soltanto dal 1645.

Nel XVII secolo laminatoi e tagliatrici mossi da ruote idrauliche trasformavano le barre di ferro in piatti e in verghe quadre per chiodi. Alla ferriera di Saugus, nel Massachusetts, due cilindri di ghisa montati in un pesante telaio di ferro battuto schiacciavano barre scaldate al rosso, e una tagliatrice divideva poi i piatti per il lungo in verghe quadre per i chiodaioli. I cilindri giravano in senso opposto e tiravano la barra dentro la macchina, e le ruote idrauliche davano loro la forza per schiacciarla.

Cilindri scanalati: la barra prende la forma del calibro che attraversa.

Nel 1783 Henry Cort, che gestiva una fucina e una tagliatrice a Fontley, nello Hampshire, brevettò i cilindri scanalati per produrre ferro in barre. Il ferro caldo passava in una serie di calibri sempre più piccoli e ne prendeva la forma, molto più in fretta e a minor costo di una barra stirata al martello. L’anno seguente brevettò il puddellaggio, un modo di affinare la ghisa con il carbon fossile, e i cilindri scanalati davano forma al ferro che usciva dal forno di puddellaggio.

La laminazione divenne il modo principale di dare forma al ferro e poi all’acciaio. I laminatoi diventarono più pesanti, ebbero più gabbie e cilindri più resistenti, e i piccoli cilindri di lavoro dei laminatoi per lamiera sottile vennero tenuti diritti da cilindri di appoggio più grossi. Rotaie, travi, lamiere grosse e lamiere sottili escono tutte dai laminatoi, e il laminatoio a mano dell’orafo funziona ancora con lo stesso principio dello schizzo di Leonardo.