Arame Farpado Explicado: História, Construção e Usos Modernos

Contexto

Arame farpado é material de cercamento consistindo de cabo metálico com projeções afiadas regularmente espaçadas. O cabo geralmente consiste em dois fios torcidos um ao outro para adicionar resistência e permitir que o cabo expanda e contraia com mudanças de temperatura sem romper. Os pontos afiados, chamados farpas, geralmente consistem em pedaços curtos de fio torcidos em torno de um ou ambos os fios do cabo.

Cercas de vários tipos têm sido usadas desde os primeiros dias da agricultura, 10.000 anos atrás. Cercas foram construídas de madeira, terra, pedra e plantas vivas (sebes na Europa e cactos na América Latina). Metal não foi usado para cercamento até que fio de aço ficou disponível no século XIX.

Pequenos comprimentos de fio foram feitos pelo menos 5.000 anos atrás martelando metais maleáveis como ouro. No ano 1000, comprimentos maiores de fio eram feitos puxando hastes de metal macio, como ligas de chumbo e estanho, através de uma fieira de metal mais duro, como ferro. Na era moderna, até meados do século XIX, a maioria do fio era feita de ferro forjado. Em 1870, melhorias na siderurgia tornaram possível produzir grandes quantidades de fio de aço pela primeira vez.

Fio de aço foi primeiro usado para cercamento durante o assentamento do Oeste Americano em áreas onde madeira era escassa. Cercas de fio iniciais consistiam de fios únicos facilmente rompidos em clima frio ou por gado errante. Em 1860, o francês Leonce Eugene Grassin-Baledans patenteou uso de fios torcidos de chapa metálica com pontas projetadas como "protetor de cerca". Método similar foi patenteado nos EUA em 1867 por Alphonso Dabb. No mesmo ano Lucien Smith e William Hunt receberam patentes para fio de fio único com farpas. Em 1868 Michael Kelly inventou o primeiro arame farpado de fio duplo, mas o primeiro arame farpado comercialmente bem-sucedido foi patenteado por Joseph Farwell Glidden de DeKalb, Illinois, em 1874. Patentes similares foram arquivadas no mesmo ano por Jacob Haish e Leonard Ellwood, ambos também de DeKalb. Após vinte anos de batalhas legais, a Suprema Corte dos EUA decidiu a favor de Glidden, e ele é frequentemente considerado o "inventor" do arame farpado.

O uso de arame farpado aumentou tremendamente nos anos 1870 e 1880, com alguns efeitos colaterais infelizes. Nos invernos rigorosos de 1885-1886 e 1886-1887, milhares de cabeças de gado congelaram até a morte quando não conseguiam romper cercas de "deriva" de arame farpado destinadas a impedi-los de vaguear muito ao sul. Conflitos entre pecuaristas que queriam pastagens sem cercas e agricultores que queriam terras cultivadas cercadas escalaram para corte de cercas, apropriação de terras e violentas guerras de pastagem. Eventualmente o conflito diminuiu quando ficou claro que arame farpado estava se tornando necessário à medida que humanos e gado aumentavam em número.

Arame farpado foi adaptado para uso militar durante a Guerra dos Bôeres e usado em quantidades enormes na Primeira Guerra Mundial. Embora frequentemente usado para segurança, a agricultura ainda responde por 90% de seu uso. Muitas pessoas colecionam arame farpado antigo, com alguns espécimes raros vendendo por centenas de dólares. Centenas de colecionadores participam do Festival Anual de Arame Farpado em La Crosse, Kansas, lar do Museu do Arame Farpado.

Matérias-Primas

Arame farpado é geralmente feito de aço, liga de ferro e pequena quantidade de carbono. Matérias-primas para fabricar aço são minério de ferro, coque (substância rica em carbono produzida aquecendo carvão a alta temperatura na ausência de ar), e calcário. Para prevenir ferrugem, o fio de aço é geralmente revestido com zinco. Às vezes o aço é revestido com alumínio, e ocasionalmente o próprio arame farpado é feito de alumínio.

O Processo de Fabricação

Fabricação de Lingotes de Aço

• 1. Minério de ferro, coque e calcário são aquecidos em alto-forno por ar quente pressurizado. O coque produz calor (para fundir o minério de ferro) e monóxido de carbono (que reage com óxidos de ferro no minério para liberar ferro). O calcário reage com impurezas no minério de ferro como enxofre para formar escória, que é removida. O produto final do alto-forno é ferro-gusa, contendo pelo menos 90% ferro, 3-5% carbono, e várias impurezas.
• 2. Para converter ferro-gusa em aço, impurezas e a maior parte do carbono devem ser removidas. (Ferro sem carbono é muito mais fraco que aço, mas ferro com carbono em excesso é frágil.) Vários métodos existem para purificar ferro-gusa, o mais comum sendo o processo de oxigênio básico (BOS). Neste método, oxigênio é soprado em ferro-gusa fundido sob alta pressão. Carbono é liberado como monóxido de carbono, e impurezas como escória. O aço fundido restante é vertido em moldes e deixado esfriar em lingotes pesando milhares de libras cada.

Fabricação de Tarugos

• 3. Um tarugo é uma barra de aço com seção transversal quadrada cujas dimensões são geralmente menos de 15 cm por 15 cm. (Se dimensões são maiores, a barra é conhecida como bloom; se a seção transversal é retangular em vez de quadrada, a barra é conhecida como placa.) Um lingote de aço é aquecido até cerca de 1200 °C, então laminado para frente e para trás entre rolos ranhurados até atingir o tamanho adequado. Tesouras gigantes cortam o tarugo no comprimento desejado; então é deixado esfriar. Também é possível formar tarugos diretamente de aço fundido vertendo-o através de molde de cobre refrigerado a água para moldá-lo, então borrifando com água para solidificá-lo.

Fabricação do Fio

• 4. O tarugo de aço é novamente aquecido e laminado até ser moldado em barra redonda de 5,6 mm de diâmetro, conhecida como vergalhão. O vergalhão é enrolado em bobina pesando até 1.800 kg, que é enviada ao fabricante de fio.
• 5. Carepa, revestimento superficial de óxido de ferro que se forma no aço quando aquecido, deve ser removida do vergalhão. Isso pode ser feito imergindo em ácido quente diluído (ácido sulfúrico a 82 °C ou ácido clorídrico a 60 °C) e enxaguando com água, processo conhecido como decapagem. Carepa também pode ser removida dobrando o vergalhão para frente e para trás entre uma série de rodas para quebrá-la, ou jateando-a com partículas rápidas de areia, óxido de alumínio, ou granalha de ferro fundido.
• 6. O vergalhão limpo é revestido com cal, borax ou fosfato. Este revestimento previne ferrugem, neutraliza quaisquer vestígios remanescentes de ácido, e ajuda lubrificantes a aderir ao vergalhão quando transformado em fio.
• 7. Uma extremidade do vergalhão revestido é afinada. Esta extremidade é inserida como linha passando pelo olho de agulha em uma fieira consistindo de um nib central muito duro de carboneto de tungstênio cercado por suporte de aço. O vergalhão é lubrificado com óleo ou sabão e puxado através da fieira para reduzir seu diâmetro. Este processo é conhecido como trefilação. Uma série de fieiras é usada para reduzir o vergalhão de seu tamanho original ao tamanho desejado do fio. Para arame farpado, o diâmetro é tipicamente 2,5 mm. Geralmente cerca de seis ou sete fieiras são necessárias para atingir este tamanho.
• 8. Trefilar o fio faz com que ele se torne duro e rígido. Para torná-lo maleável, é aquecido, processo conhecido como recozimento. Fio pode ser recozido aquecendo em banho de sal fundido, banho de chumbo fundido, ou em forno contendo nitrogênio. Todos estes métodos previnem formação de carepa protegendo o aço do oxigênio.

Fabricação do Arame Farpado

• 9. Fio a ser transformado em arame farpado é geralmente galvanizado (revestido com zinco) para protegê-lo da corrosão. O fio deve estar perfeitamente limpo e seco para ser galvanizado corretamente. Primeiro é limpo em banho de ácido clorídrico quente diluído, então enxaguado com água quente. Então passa por solução de cloreto de zinco quente ou cloreto de amônio quente para prevenir ferrugem enquanto seca. Após secagem, o fio passa por banho de zinco fundido. Excesso de zinco é limpo e o fio revestido é deixado esfriar. (Às vezes o fio é revestido com alumínio de forma similar.) Fio também pode ser revestido com zinco por processo conhecido como eletrogalvanização. Ao fio é dada carga elétrica negativa e passado por solução de sulfato de zinco ou outro sal de zinco. Íons de zinco positivos são atraídos para o fio negativo e formam revestimento.
• 10. Uma única máquina automatizada executa todas as etapas necessárias para transformar fio galvanizado em arame farpado. Dois fios são alimentados na máquina e torcidos juntos para formar o cabo. Outro fio é alimentado na máquina lateralmente e torcido em torno de um ou ambos os fios do cabo. Este fio é cortado em ângulo em ambos os lados para formar farpa de dois pontos. Dois fios são torcidos e cortados juntos se farpas de quatro pontos forem necessárias. O arame farpado é puxado por distância definida (geralmente 10 ou 13 cm), e o processo é repetido para espaçar as farpas uniformemente. O arame farpado é enrolado em carretéis e cortado em comprimentos de 402 m. Estes carretéis são então carregados em caminhões e enviados ao cliente.

Controle de Qualidade

Padrões para arame farpado foram estabelecidos pela American Society for Testing and Materials. Fabricantes usam os testes descritos nestes padrões para assegurar aos clientes que estão comprando produto de qualidade.

Um carretel de arame farpado a cada 50 é selecionado para teste e inspeção. Primeiro as dimensões são medidas para precisão. O diâmetro dos fios do cabo e das farpas não deve variar mais que 0,13 mm. As farpas devem se estender pelo menos 9,5 mm do centro do cabo. Pelo menos 93,5% dos espaços entre farpas devem estar dentro de 19 mm do comprimento desejado. (100% de precisão no espaçamento de farpas é impossível devido a pequenos movimentos das farpas durante manuseio.) Amostra de 7,6 m de arame farpado deve conter pelo menos 69 farpas se espaçadas 10 cm e pelo menos 55 farpas se espaçadas 13 cm. O fio no carretel deve ter pelo menos 402 m de comprimento.

Teste de resistência é realizado em amostra de 1,2 m de arame farpado. Amostra é puxada por força medida até romper. Deve suportar força de pelo menos 4.230 newtons.

Para arame farpado galvanizado, outra amostra de 1,2 m é testada para seu revestimento de zinco. Amostra é pesada, então o zinco é removido com ácido clorídrico. Pesando a amostra novamente e notando a diferença nos dois pesos, a quantidade de revestimento de zinco pode ser determinada. Procedimento similar é usado para medir revestimento de zinco nas farpas. Peso mínimo requerido varia com diâmetro dos fios do cabo. Para o diâmetro mais comum (2,5 mm), cada fio de linha e cada farpa deve ser revestido com pelo menos 90 g de zinco por metro quadrado (11 pés quadrados) para revestimento Classe 1 ou pelo menos 245 g por metro quadrado para revestimento Classe 3. Arame farpado Grau Padrão tem revestimento Classe 1 ou Classe 3 nos fios de linha e revestimento Classe 1 nas farpas. Arame farpado Grau Cerca de Elo de Corrente deve ter revestimento Classe 3 nos fios de linha e farpas.

O Futuro

Embora a cerca clássica de arame farpado ainda seja comumente usada em fazendas, está sendo lentamente substituída por produtos mais avançados como cercas de arame tecido (similar a tela de galinheiro, com fios horizontais e verticais cruzados) e cercas elétricas. Para uso militar e de segurança, arame farpado pode se tornar obsoleto com o desenvolvimento recente de fita farpada, tira plana e fina de metal cortada para produzir aglomerados de pontas afiadas. Talvez um dia arame farpado exista apenas em museus e coleções particulares.