Was ist thermisches Reibbohren? - CNC CNC-Technik...

Bohren ist ein altbewährtes Verfahren, bei dem mit Hilfe einer Führung oder einer maschinengetriebenen Bohrkrone ein Querschnittsloch in ein Werkstück gebohrt wird. Die Bohrkrone wird gegen die Oberfläche des Werkstücks gedrückt, wo sie sich dreht, um Material auszugraben und so ein Loch in das Werkstück zu bohren. Reibbohren ist jedoch ein spezielles Schneideverfahren, das sich durch die Nutzung von Reibung auszeichnet. Um mehr über das Reibbohren und seine Funktionsweise zu erfahren, lesen Sie weiter.

Geschichte

Im Jahr 1923 versuchte der Franzose Jean-Claude de Valière, ein Gerät zu entwickeln, das Löcher in Metall bohren sollte, indem es Reibungswärme anstelle von maschineller Bearbeitung nutzte. Der Erfolg war jedoch nur mäßig, da zu dieser Zeit noch keine geeigneten Materialien zur Verfügung standen. Außerdem hatte er noch nicht die richtige Struktur für diese Art von Werkzeug gefunden. Erst in den 1980er Jahren konnte ein brauchbares Werkzeug hergestellt werden

Einleitung

Heutzutage wird in vielen industriellen Anwendungen die Befestigung von dünnen Blechen mit dünnwandigen Teilen und rohrförmigen Profilen häufig eingesetzt. Darüber hinaus ist aufgrund der Weiterentwicklung der aktuellen Pläne in der Automobilindustrie der Bedarf an Leichtbaukonstruktionen sehr hoch, um die Effizienz von Kraftfahrzeugen zu steigern. Wie oben erwähnt, gab es für die Befestigung von Blechen drei wichtige traditionelle Strategien für die mechanische Befestigung. Diese sind i) die Verbindung mit Schrauben und Muttern, ii) das Schweißen von Muttern und iii) das Einsetzen von Nieten.

Es zeigt die Bewertung traditioneller Techniken mit einer neuartigen Methode. Die erste Technik ist die Schraubbefestigungstechnik, die in vielen Fällen die Befestigungsmethode bei der Befestigung von Stahlblechkonstruktionen ist, da sie nur eine einzige Bohrung und Gewindeschneiden in den zu verbindenden Blechen erfordert und daher die bequemste und kostengünstigste Methode ist.

Keine Kriterien Herkömmliche Befestigungsmethoden Thermisches Bohren

Schweißmutter Nietmutter

1 Notwendigkeit vorgebohrter Löcher und Entgraten Ja Ja Nein

2 Komplexe Merkmale Zeitaufwändig Zeitaufwändig Schnell in kürzerer Zeit

3 Notwendigkeit spezieller Befestigungen Ja Ja Nein

4 Fehlerquote Sehr hoch Sehr hoch Sehr gering

5 Automatisierung Bedingt möglich mit hohem Aufwand Bedingt möglich mit hohem Aufwand Leicht möglich mit hoher Flexibilität

6 Bearbeitung geschlossener Rahmen Bedingt möglich Möglich bei Rundrohren Einfach möglich

7 Zuverlässigkeit Hoch Niedrig Hoch

8 Drehmomentniveau Hoch Niedrig Hoch

9 Art der Verbindung Teilweise Verbindung der Mikrostruktur durch Punktschweißen Mechanische und gekeilte Pressverbindung Gleichmäßig geschlossene Verbindung der Mikrostruktur

10 Verformungsproblem Verformung durch Wärmeeinbringung beim Schweißprozess Verformung des Gewindes und Gefahr des Verrutschens Keine Verformung

Bei der Befestigung dünner Bleche aneinander tritt jedoch das Problem der unzureichenden Schraubengewinde-Länge auf, wodurch die Festigkeit der Verbindung beeinträchtigt wird. Die nächsten beiden Methoden wurden entwickelt, um die Festigkeit der Verbindung zu erhöhen, z. B. durch Schweißen von Muttern und Einfügen von Nieten durch Verlängerung der Schraubenlänge. Diese Methoden haben jedoch auch einige Nachteile, wie z. B. thermische Verformung, Verklemmen und Verdrehen während der Montage sowie begrenzte Stabilität. Das thermische Bohren ist das einzige Verfahren, das durch die Bildung einer Buchse und eines Gewindes eine ausreichende Schraubenlänge ohne Verdrehen gewährleistet.

Thermisches Reibbohren

Bei der Befestigung dünner Bleche aneinander wird das Problem der Verbindungsfestigkeit jedoch durch eine unzureichende Schraubenlänge gelöst. Die beiden folgenden Methoden wurden entwickelt, um die Festigkeit der Verbindung zu erhöhen, z. B. durch Schweißen von Muttern und Einfügen von Nieten durch Verlängerung der Schraubenlänge. Diese Methoden haben jedoch auch einige Nachteile, wie z. B. thermische Verformung, Verklemmen und Verdrehen während der Montage sowie begrenzte Stabilität. Das thermische Bohren ist das einzige Verfahren, das durch die Bildung von Buchsen und Gewinden eine ausreichende Schraubenlänge ohne Verdrehung gewährleistet.

Vorteile

Sehr schneller Prozess (2 bis 6 Sekunden)
Der Prozess formt das gesamte Material um, sodass kein Material verloren geht. Das überschüssige Material bildet eine Hülse, die etwa dreimal so lang ist wie die ursprüngliche Dicke des Zielmaterials, wodurch sehr feste Schraubverbindungen in dünnem Material hergestellt werden können.
Es handelt sich um ein sauberes Verfahren, da kein Abfall (Partikel) entsteht.
Kein Zugang zur Rückseite des Werkstücks erforderlich, wie bei Einpress- oder Selbstklemmverbindungen.
Zuverlässiger und schneller als Nietmuttern (eine Alternative, die ebenfalls keinen Zugang zur Rückseite des Werkstücks erfordert) .
Funktioniert bei fast allen Metallarten.
Insbesondere Gewinde für Wandstärken von 0,8–5 mm

Anwendung

Der Vorteil der Thermobohrtechnik kommt bei dünnwandigen Profilen und Rohren zum Tragen, die in der Leichtbau- und Metallfertigung eine enorme Bedeutung haben.

Dieser Ansatz muss bei einer Reihe von Blechen, dünnwandigen Strukturen und Metallen mit außergewöhnlichen Querschnitten angewendet werden. Der wichtigste Vorteil des thermischen Bohrens ist das Bohren von Rohren mit kugelförmigem Querschnitt, was ziemlich komplex ist. Spezifische Funktionen des thermischen Bohrens sind: Schraubverbindungen, dünnwandige Vierkantprofile, Abdichtung von Ofenlöschern und Kraftstoffanschlüssen, Gleitlager mit übermäßiger Festigkeit, Autotürscharniere, Türverriegelungen, Sicherheitsabstand für Leckagen in Druckventilen, Computer-Tischrollen.

Automobil Lenkmechanismen, Bullbars, Steuerpedale, Leuchten, Fahrgestellrahmen, Befestigung von Scharnieren, Armaturenbrettrahmen, Einbau von Sitzen, Auspuffrohre

Möbel Regale, Schreibtischrahmen und Ausstellungsmöbel

Heizung, Lüftung Kessel, Heizkörper, Rohrverteiler, Wassertanks, Gasarmaturen, Klimaanlagen

Bauwesen Unterstände, Gebäuderahmen, Brückenbrüstungen, Aufzugsschächte, Fensterrahmen

Landwirtschaft Pflanzenschutzspritzen, Mähwerke, Eggen, Pflüge, Traktorkabinen

Fazit

Darüber hinaus ist es eine wirtschaftlichere Technik, da keine zusätzlichen Verfahren wie das Schweißen von Muttern und das Einsetzen von Nieten erforderlich sind. Außerdem belastet es während des Betriebs nicht die Umwelt, da es sich um ein spanloses Verfahren zur Herstellung von Spalten handelt. Es wurde festgestellt, dass die Härte an gebohrten Stellen durch die Reibungswärme zunimmt, was die Festigkeit erhöht. Durch Vorheizen des Werkstücks und eine hohe Spindeldrehzahl sollten der erforderliche Druck und das Drehmoment reduziert werden.