La foratura è un sistema di riduzione antico che prevede l’uso di una guida o di una punta azionata da un dispositivo meccanico per ridurre lo spazio trasversale in un pezzo da lavorare. La punta viene premuta contro la superficie del pezzo da lavorare, dove ruota per asportare il materiale, aumentando così lo spazio nel pezzo. La foratura per attrito, tuttavia, è una procedura di taglio speciale che si caratterizza per l’uso dell’attrito. Per saperne di più sulla foratura a frizione e su come funziona, continuate a leggere.
Storia
Nel 1923, il francese Jean-Claude de Valière tentò di realizzare un dispositivo in grado di praticare fori nel metallo utilizzando il calore generato dall’attrito, invece che la lavorazione meccanica. Il successo fu solo parziale, poiché all’epoca non erano ancora disponibili i materiali adeguati. Inoltre, non aveva ancora individuato la struttura adeguata per questo tipo di strumento. Solo negli anni ’80 è stato possibile produrre uno strumento utile.
Introduzione
Oggi, in diverse applicazioni industriali, è ampiamente diffuso il fissaggio di lamiere sottili con parti a pareti sottili e profili tubolari. Inoltre, a causa del miglioramento dell’attuale progetto nell’industria automobilistica, la richiesta di costruzioni leggere è eccessiva per aumentare l’efficacia dei veicoli automobilistici. Come indicato sopra, per il fissaggio delle lamiere, esistono tre strategie tradizionali fondamentali per il fissaggio meccanico. Esse sono: i) l’unione tramite bulloni e dadi, ii) la saldatura dei dadi e iii) l’inserimento di rivetti.
Viene presentata una valutazione delle tecniche tradizionali con un metodo innovativo. La prima tecnica è quella del fissaggio con bulloni, che in molti casi è il metodo di fissaggio utilizzato per le costruzioni in lamiera d’acciaio, poiché richiede solo una singola foratura e la filettatura delle lamiere da unire, ed è quindi il metodo più conveniente ed economico.
Nessun criterio Metodi di fissaggio convenzionali Foratura termica
Dado saldato Dado rivettato
1 Necessità di fori preforati e sbavatura Sì Sì No
2 Caratteristiche complesse Richiede tempo Richiede tempo Veloce in meno tempo
3 Necessità di attacchi speciali Sì Sì No
4 Tasso di errore Molto alto Molto alto Molto basso
5 Automazione Condizionatamente possibile con grande sforzo Condizionatamente possibile con grande sforzo Facilmente possibile con grande flessibilità
6 Lavorazione di telai chiusi Condizionatamente possibile Possibile su tubi circolari Semplicemente possibile
7 Affidabilità Elevata Bassa Elevata
8 Livello di coppia Elevato Basso Elevato
9 Tipo di connessione Unione parziale della microstruttura mediante saldatura a punti Connessione meccanica e a pressione con chiavetta Unione uniformemente chiusa della microstruttura
10 Problema di distorsione Distorsione dovuta all’apporto di calore del processo di saldatura Distorsione della filettatura e rischio di slittamento Nessuna distorsione
Tuttavia, durante il fissaggio di lamiere sottili tra loro, il problema della resistenza del giunto è dovuto alla lunghezza inadeguata della vite. I due metodi seguenti sono stati sviluppati per aumentare la resistenza del giunto, come la saldatura di dadi e l’inserimento di rivetti aumentando la lunghezza di avvitamento. Tuttavia, anche questi metodi presentano alcuni svantaggi, come la distorsione termica, l’inceppamento e la torsione durante l’assemblaggio e una stabilità limitata. La foratura termica è l’unico processo che fornisce la soluzione di una lunghezza di avvitamento adeguata senza torsione grazie alla formazione di boccole e filettature.
Processo di foratura a frizione termica
Tuttavia, durante il fissaggio di lamiere sottili tra loro, il problema della resistenza del giunto è risolto con una lunghezza di avvitamento inadeguata. I due metodi successivi sono stati sviluppati per aumentare la resistenza del giunto, come la saldatura di dadi e l’inserimento di rivetti aumentando la lunghezza di avvitamento. Tuttavia, anche questi metodi presentano alcuni svantaggi, come la distorsione termica, l’inceppamento e la torsione durante l’assemblaggio e una stabilità limitata. La foratura termica è l’unico processo che fornisce la soluzione di una lunghezza di avvitamento adeguata senza torsioni mediante la formazione di boccole e filettature.
Vantaggi
- Processo molto rapido (da 2 a 6 secondi)
- Il processo rimodella tutto il materiale in modo che non vi sia alcuna perdita di materiale. Il materiale in eccesso forma un manicotto che è circa 3 volte più lungo dello spessore originale del materiale di destinazione, il che rende possibile realizzare giunti bullonati molto resistenti in materiali sottili.
- È un processo pulito perché non produce detriti (particelle).
- Non è necessario accedere al retro del pezzo, come nel caso dei dispositivi di fissaggio a pressione o autoaggancianti.
- Più affidabile e veloce dei dadi rivettati (un’alternativa che non richiede l’accesso al retro del pezzo) .
- Funziona con quasi tutti i tipi di metallo.
- Filettatura speciale per spessori di parete 0,8-5 mm
Applicazione
Il vantaggio della tecnica di foratura termica è rilevante nei profili e nei tubi a parete sottile, che hanno un ruolo enorme nella produzione di forme leggere e metalli.
Questo approccio deve essere applicato a una vasta gamma di lamiere, strutture a parete sottile e metalli con sezioni trasversali straordinarie. Il vantaggio più importante della foratura termica è la foratura di tubi a sezione sferica, che è piuttosto complessa. Le funzioni specifiche della foratura termica sono: fissaggio con bulloni, raccordi a sezione quadrata con pareti sottili, sigillatura di estintori per forni e raccordi per carburante, cuscinetti scorrevoli con resistenza eccessiva, cerniere per porte di automobili, dispositivi di chiusura delle porte, spazio per la sicurezza delle perdite nelle valvole di stress, raccordi per tavoli da computer.
Automobili Meccanismi di sterzo, barre paracolpi, pedali di comando, accessori per l’illuminazione, telaio del telaio, fissaggio delle cerniere, telaio del cruscotto, montaggio dei sedili, tubi di scarico
Mobili Scaffalature, telai per scrivanie e espositori
Riscaldamento, ventilazione Caldaie, radiatori, collettori per tubi, serbatoi d’acqua, raccordi per gas, sistemi di climatizzazione
Edilizia Ripari, telai di edifici, parapetti di ponti, vani ascensore, telai di finestre
Agricoltura Irroratrici, falciatrici, erpici, aratri, cabine di trattori
Conclusione
Si tratta inoltre di una tecnica più economica, poiché non richiede più strategie aggiuntive come la saldatura di dadi e l’inserimento di rivetti. Inoltre, non inquina l’ambiente durante il funzionamento, poiché si tratta di un metodo di produzione senza trucioli. È stato osservato che la durezza delle zone forate aumenta con l’effetto del calore di attrito e che questa circostanza aumenta la resistenza. Il preriscaldamento del pezzo e l’eccessiva velocità del mandrino riducono la pressione di spinta e la coppia richieste.
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