Термо сверло по металлу

Обновлено: 17.05.2024

Раскроем подробней тему, что же это за технология термическое сверление, какие возможности скрываются за термином - сверление трением и какие производители выступают форвардами в данной области металлообработки.

До недавнего времени сверление металла происходило стандартным путем, использовались обычные спиральные сверла по металлу и корончатые сверла - кольцевые фрезы, которые устанавливались на сверлильные и магнитные станки.

Теперь же с появлением технологии сверления трением, в претенденты на победу выступили термические сверла для формовки и сверления металла путем сухого трения. Изготавливают этот вид сверл пока, что несколько немецких производителей, это Centerdrill и Formdrill.

ТЕРМИЧЕСКОЕ СВЕРЛЕНИЕ

Термическое сверление инструментом Formdrill, Сenterdrill, Thermdrill - процесс пластического формирования сквозного отверстия в тонкостенной металлической заготовке при помощи нагрева за счет трения инструмента о заготовку (Рис.1). В процессе термического сверления в заготовке вокруг формируемого сквозного отверстия с обеих сторон образуются кольцевые буртики.

Основным инструментом в процессе пластического формирования отверстия является наконечник Formdrill, Сenterdrill, Thermdrill. Он может использоваться на любом сверлильном, фрезерном станке или обрабатывающем центре с ЧПУ. В сочетании с главным вращательным и поступательным движением подачи наконечника за счет трения о заготовку происходит нагрев инструмента и заготовки до высоких температур, которые могут достигать 900°C для инструмента и 700°C для заготовки. Для предотвращения перегрева наконечника и оснастки используется специальный цанговый патрон, снабженный охлаждающим радиатором (Рис.2).

Благодаря высокой температуре материал заготовки становится пластичным, позволяя инструменту сформировать в тонкой стенке с обеих сторон кольцевой буртик, который в 3 раза больше первичной толщины металла. Таким образом, сформированные буртики идеально подходят для накатывания в них резьбы, так как получаемое количество витков и допускаемая нагрузка на резьбу значительно увеличиваются. Это является прекрасной альтернативой приваренным гайкам и резьбовым вставкам.

Режим формирования отверстия при термическом сверлении определяется частотой вращения наконечника Formdrill, Сenterdrill, Thermdrill и его подачей. Частота вращения наконечника в зависимости от материала и диаметра составляет от 1100 до 6000 об/мин и подача от 270 до 700 мм/мин., т.е. использование данного способа сверления позволяет сократить технологический процесс формирования отверстия с уже готовыми кольцевыми буртиками под резьбу до 2-3 секунд.

Необходимым условием успешного применения технологии термического сверления является эффективное смазывание. Использование консистентной смазки способствует увеличению стойкости наконечников, уменьшению износа и предотвращению налипания обрабатываемого материала.

Сформировать отверстие при помощи наконечников возможно в изделиях с толщиной стенки от 1 до 10 мм и изготовленных из большинства видов черных и цветных металлов, включая малоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь, медь и алюминий.

По виду наконечники можно разделить на два вида: обычный и срезающий наконечник (Рис.3). В отличие от обычного наконечника, срезающий наконечник удаляет кольцевой буртик с передней поверхности заготовки, в которой формируется отверстие. Так же они различаются по длине. В зависимости от толщины материала используется короткий или длинный наконечник.

Сверление трением, как делается и особенности технологии

Среди различных способов выполнить отверстие в металле существует достаточно специфический и редко применяемый метод, так называемое сверление трением. О особенностях этой технологии я расскажу в данной статье.

Особенности технологии сверление трением

Для выполнения такой операции применяются сверла без режущих граней, так называемые пуасоны или термосверла. Под большим давлением и на высоких оборотах создается достаточная сила трения с помощью которой разогревается металл. Когда его температура достигает порядка 600˚ С, он становится пластичным, что позволяет сверлу проникать в него и делать сквозные отверстия без образования стружки.

Видео выполнения такого сверления

Для чего применяется такая технология

Этот метод сверления применяют в тех случаях когда необходимо выполнить резьбовое соединение, установить втулку поз подшипник или пайку в тонкостенном металле, некоторыми термосверлами можно обрабатывать металл до 12 мм. Благодаря технологии есть возможность получить большую площадь нарезки резьбы, в 2-3 раза, для увеличение силы затягивания или установки втулок.

Преимущества и недостатки


Высокая скорость и точность выполнения отверстий	Процесс можно выполнить только на сверлильном станке, поддерживающий от 2500 оборотов
Отсутствие стружки, экономия времени на ее удалении	Цена данного сверла высокая, что делает нерентабельным процесс при едино разовом использовании
Отсутствие необходимости в заточке инструмента и продолжительный срок службы. К примеру, производитель Centerdrill дает гарантию на использование своего инструмента до 3000 операций

Главным преимуществом технологии в целом можно назвать возможность использования тонкого металла в конструкции без потери качества соединения. Это значительно сокращает расходы как на сам материал, так и на его дальнейшую обработку, транспортировку готового изделия и его утилизацию после окончания срока службы.

Выполнение сверления пошагово

Термосверло устанавливается по разметке делали. Далее к нему прикладывается определенное осевое усилие на больших оборотах вращения, которые зависят от диаметра резьбы. Посмотреть эти данные можно в таблице ниже.

Происходит нагрев металла в точке соприкосновения пуасона с поверхностью за счет возникшего трения. Постепенно осевое давление увеличивается до полного проникновения сверла в заготовку. Здесь добавляется разделяющий порошок, который служит для охлаждения сверла и защищает его от перегрева.

На этом этапе происходит вытеснение металла с отверстия в двух направлениях, к нижней и верхней части заготовки. При этом осевое давление уменьшается, а обороты увеличиваются.

На этом этапе уже сформировано отверстие с обрамляющим утолщением по всему контуру. С верхней поверхности это кольцо может быть срезано при помощи специального торцующего пуасона, о нем я расскажу чуть ниже.

Здесь показана нарезка резьбы в отверстии. Это можно сделать стандартным мечиком, можно использовать способ холодной деформации резьбы с помощью без стружечного мечика. Второй вариант позволит получить более плотный материал в части соединения за счет его прессовки.

Какие термосверла существуют

Существует несколько видов таких сверл, образно их можно разделить на стандартные и торцующие. Теперь подробнее.

Стандартное термосверло, предназначено для сухого сверления отверстий в таких металлах как :

• Стали различных видов,

• Медь и ее сплавы (бронза, латунь и тд),

Может быть с длинной или короткой рабочей частью. Оно образует буртик с обеих сторон обрабатываемой заготовки.

Термосверло с торцующей юбкой. С его помощью можно не только формировать отверстие, но и убирать наплавление металла с передней части обрабатываемой поверхности.

Таблица подбора скорости вращения и мощности оборудования в зависимости от диаметра резьбы

Диаметр резьбы	Диаметр пуансона, мм	Необходимая скорость вращения, об/мин	Мощность станка, кВт
M3	2.7	3000	0.7
M4	3.7	2600	0.8
M5	4.5	2500	0.9
M6	5.4	2400	1.1
M8	7.3	2100	1.5
M10	9.2	1800	1.7
M12	10.9	1500	1.9
M16	14.8	1400	2.4
M20	18.7	1200	3.0

Часто задаваемые вопросы, ответ эксперта

Можно ли сделать такое сверление своими руками, без использование сверлильного станка?

Ответ. Выполнить такую работу, например электрической дрелью, достаточно сложно. Нужно иметь достаточно мощный инструмент и прикладывать значительно усилие. Если заготовка из очень тонкого металла, до 1 мм, просверлить ее получится, с более толстым металлом уже могут возникнуть проблемы. Так же могут возникнуть проблемы с биением сверла, так как вручную удержать дрель в одном положении сложно, а это может привести к выполнению отверстия не точного размера.

Почему получаются рваные края обрамляющего кольца?

Ответ. Причина заключается в недостаточном прогреве металла или пуасона. В первом случаи, чаще всего, это низкие обороты инструмента или слишком высокое осевое давление на заготовку, во втором так же может быть использовано слишком много разделяющего порошка для охлаждения сверла. Решением второй проблемы может быть предварительное прогревание термосверла на 2-3 отверстиях.

Какие проблемы возникнут если не правильно выбрать скорость вращения и мощность оборудования?

Ответ. Пуасон будет облипать металлом и получить точное отверстие не получится.

Что обязательно нужно учесть при выполнении такого сверления.

Ответ. Подобрать пуасон правильного диаметра, подобрать скорость вращения и мощность станка с учетом толщины обрабатываемого металла, надежно закрепить заготовку.

Читайте также: