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Um guia completo para perfuração de furos profundos
Na indústria transformadora, são utilizadas várias técnicas para produzir furos precisos. Um método amplamente utilizado é a perfuração profunda. A perfuração profunda permite maiores profundidades do que as permitidas pelas brocas normais. Atualmente, são utilizadas para alimentar dispositivos como instrumentos médicos, motores aeroespaciais, veículos de transporte, etc. Vejamos o que é a perfuração profunda e como funciona, bem como a sua importância.
O que é a perfuração de furos profundos?
A perfuração profunda cria furos em que a profundidade excede dez vezes o diâmetro. Se fizer um furo com um diâmetro de uma polegada, a profundidade desse furo será de dez polegadas. Infelizmente, os métodos de perfuração padrão não conseguem criar furos tão profundos, uma vez que a broca começa a desviar-se do seu caminho original. As aparas e o excesso de detritos ficam alojados nos furos, resultando numa acumulação excessiva de calor. Isto acaba por causar danos nas brocas.
A perfuração profunda foi desenvolvida para eliminar todos esses problemas associados às técnicas de perfuração tradicionais. O líquido de refrigeração de alta pressão é utilizado durante o processo de perfuração profunda para remover quaisquer detritos que tenham ficado alojados no furo durante o processo de perfuração. As almofadas de guia da broca são utilizadas para manter e manter a broca perfeitamente alinhada, o que permite aos fabricantes produzir furos com profundidades extremas.
Processo de perfuração de furos profundos
O processo de perfuração de furos profundos requer uma preparação adequada e o alinhamento da broca. Vejamos como é efectuada a perfuração de furos profundos:
Como funciona
A broca roda e avança muito lentamente no material. O líquido de refrigeração de alta pressão passa através de canais no corpo da broca. Este líquido de refrigeração tem dois objectivos principais:
- Arrefecimento da aresta de corte da broca para evitar o seu sobreaquecimento
- Remoção de aparas de metal da zona de trabalho à medida que o furo é efectuado
Sem o arrefecimento e a limpeza, o processo não funcionaria.
A broca é mantida no caminho através de calços de guia no eixo da broca. Estas almofadas de guia actuam como amortecedores, impedindo que a broca se desloque para o lado. Isto assegura que o furo fica direito, mesmo quando perfurado a uma profundidade extrema.
Tipos de métodos de perfuração de furos profundos
Existem três tipos principais de métodos de perfuração de furos profundos, cada um com vantagens e aplicações únicas.
Perfuração com pistola
Broca canhão (furação profunda) são capazes de efetuar furos tão pequenos como 1 milímetro de diâmetro até 40 milímetros de diâmetro, inclusive. Uma broca de pistola tem uma única aresta de corte. O líquido de refrigeração flui pelo interior do corpo da broca, saindo na ponta de corte da broca. As almofadas de guia asseguram a estabilidade da broca e mantêm-se centradas durante a perfuração.
Esta técnica criará furos muito rectos com acabamentos suaves. É a melhor escolha para trabalhos precisos e mais pequenos e um método utilizado por muitas indústrias para produzir componentes críticos.
BTA Drilling (Associação de Perfuração e Trepanação)
Perfuração BTA (Boring and Trepanning Association) é utilizado para efetuar furos maiores, começando com um diâmetro mínimo de 18 mm e atingindo até 250 mm (e mais). Na BTA, o líquido de refrigeração é fornecido à broca entre a broca e a parede do furo e retorna através do tubo de perfuração oco. Ao utilizar o líquido de refrigeração desta forma, aumenta as taxas de evacuação das aparas, uma vez que estas podem sair através do tubo de perfuração oco.
Perfuração com ejetor
A perfuração com ejetor pode combinar as melhores caraterísticas das duas técnicas acima referidas. Pode lidar com furos de um diâmetro mínimo de 25mm até um tamanho infinito que pode ir além de 250mm. O sistema ejetor utiliza dois tubos para gerir o fluxo de refrigerantes; os fluidos de alta pressão fluem para o tubo exterior e o efeito de vácuo do interior do tubo interior é utilizado para remover as aparas geradas durante a perfuração.
A perfuração com ejetor é o mais profundo que se pode ir ao fazer furos. Nenhum outro método proporciona a exatidão e a precisão da perfuração com ejetor, mesmo em ambientes extremos. A perfuração com ejetor proporciona furos muito mais rectos e suaves do que qualquer outro método.
Comparação dos métodos de perfuração de furos profundos
Os três sistemas funcionam bem em aplicações específicas. A perfuração com pistola é ideal para efetuar furos pequenos e precisos. Enquanto a perfuração com BTA é excelente para criar rapidamente furos maiores, a perfuração com ejetor tem o melhor desempenho para as aplicações mais exigentes.
Tamanhos de furos que podem ser perfurados
Perfuração com pistola: 1mm a 40mm
Perfuração BTA: 18mm a 250mm
Perfuração do ejetor: 25mm a 250mm e maiores.
Velocidade de perfuração
As velocidades de perfuração com pistola são moderadas. A perfuração com BTA tem velocidades mais rápidas para trabalhos de produção. A perfuração com ejetor tem as velocidades gerais mais elevadas.
Custos
A perfuração com pistola tem os custos de arranque mais baixos. Os sistemas BTA têm custos de instalação mais elevados, mas maior produtividade. Os sistemas de ejetor têm os custos de capital mais elevados, mas proporcionam o maior retorno do seu investimento.
Vantagens da perfuração de furos profundos
Precisão
Este tipo de perfuração permite-lhe fazer furos muito precisos com uma tolerância apertada. A retidão dos furos com perfuração profunda está dentro de 0,1 mm por cada 100 mm de profundidade. Para além disso, o acabamento da superfície destes furos será muito suave.
Versatilidade
O aço, o alumínio, o titânio e as ligas especiais podem ser perfurados utilizando a perfuração profunda. É também ideal para utilização com materiais duros e macios e é extremamente adaptável a volumes de produção variáveis.
Redução de tempo e custos
A perfuração profunda utiliza ferramentas especialmente concebidas para reduzir significativamente o tempo de produção. A perfuração pode ser efectuada num único passo, sem necessidade de uma operação secundária. Os novos sistemas de perfuração profunda podem funcionar com pouca ou nenhuma intervenção do operador. Isto aumenta ainda mais a eficiência da produção e reduz os custos de mão de obra.
Qualidade consistente do produto
Durante toda a operação de perfuração, existe um fornecimento constante de líquido de refrigeração para o furo e para a ferramenta que está a ser utilizada. Isto assegura que obtém sempre os mesmos resultados de qualidade quando efectua furos profundos. Independentemente do comprimento do furo, será capaz de obter exatamente os mesmos resultados de alta qualidade, uma e outra vez. Por conseguinte, pode confiar-se que a perfuração de furos profundos produzirá a mesma qualidade para aplicações críticas.
Limitações da perfuração de furos profundos
Investimento inicial elevado
As máquinas especiais para perfuração profunda requerem um investimento inicial substancial. Os custos de ferramentas para a perfuração de furos profundos serão maiores do que para um sistema de perfuração normal. Os custos de manutenção contínua também contribuem para os custos globais envolvidos.
Competências especializadas necessárias
A configuração do equipamento de perfuração de furos profundos requer precisão e competências especiais. O procedimento de alinhamento e os processos associados devem ser concluídos com cuidado e atenção aos pormenores. Para operar o equipamento de perfuração profunda, os operadores devem completar um programa de formação especializado que exigirá tempo e recursos.
Limitações de velocidade
A perfuração de um furo profundo demorará sempre mais tempo do que a perfuração de um furo pouco profundo. O tempo que demora a mudar de ferramenta interrompe o fluxo de produção.
Aplicações da perfuração de furos profundos
Indústria aeroespacial
As passagens do líquido de refrigeração são necessárias para o funcionamento fiável dos motores das aeronaves.
- Canais hidráulicos para uma utilização precisa e eficaz do trem de aterragem
- Sistemas de arrefecimento nas pás das turbinas
- Estas baseiam-se na perfuração de furos profundos.
Indústria automóvel
Os blocos de motor necessitam de sistemas de lubrificação com passagens de óleo. Os sistemas de injeção de combustível requerem a capacidade de fornecer combustível com precisão e os sistemas hidráulicos nas transmissões utilizam passagens hidráulicas. A perfuração profunda é utilizada nestas aplicações.
Dispositivos médicos
Os instrumentos cirúrgicos necessitam de canais que conduzam os fluidos através deles. Os dispositivos ortopédicos, como os parafusos para ossos, necessitam de orifícios que permitam a sua integração nos ossos. Os instrumentos dentários utilizam a perfuração profunda para criar um canal muito específico que garante que o instrumento funciona corretamente, mantendo-se seguro para os pacientes.
Petróleo e gás
Os colares de perfuração necessitam de canais internos para transportar os fluidos de perfuração. Os corpos das válvulas necessitam de canais que controlem os fluidos e os componentes das condutas necessitam de furos profundos para assegurar o fluxo contínuo dos fluidos. A perfuração de furos profundos é utilizada para estas aplicações.
Armas de fogo
Para criar um cano de espingarda, é imperativo perfurar orifícios perfeitamente rectos; os supressores requerem câmaras internas perfuradas com precisão; e vários componentes de armas utilizam perfurações profundas para gerir o processo de arrefecimento e/ou passagem de gás.
Fabrico de moldes e matrizes
A maioria dos moldes de injeção de plástico são concebidos com canais de arrefecimento ao longo do seu comprimento; os moldes de fundição são concebidos com canais de controlo de temperatura; e os canais perfurados podem melhorar a qualidade das peças moldadas, reduzir o tempo necessário para completar um ciclo e produzir resultados consistentes para cada ciclo.
Indústria de Máquinas Pesadas e Guindastes
As lanças telescópicas e os estabilizadores dependem de cilindros hidráulicos maciços que requerem tubos interiores perfeitamente retos e lisos. Os pinos de articulação de serviço pesado que ligam braço de grua as secções necessitam de longos canais de lubrificação internos para evitar o atrito sob cargas extremas, e os eixos de transmissão da caixa de velocidades utilizam orifícios profundos axiais centrais para a circulação interna de óleo e arrefecimento. A perfuração de orifícios profundos é crítica para a fabricação destes componentes de elevação de serviço pesado, a fim de garantir a segurança geral do guindaste e a capacidade de carga.
Ferramentas para perfuração profunda
Equipamento necessário
Para efetuar perfurações profundas, é necessário ter o equipamento necessário, especificamente máquinas de perfuração profunda. Estas máquinas criam a rigidez e a precisão necessárias para a perfuração de furos profundos. Uma prensa de perfuração normal não será capaz de efetuar furos profundos de forma eficaz porque não tem o elevado nível de estabilidade e precisão necessário para efetuar um furo profundo.
Tipos de brocas utilizadas
Brocas de pistola - As brocas de pistola são uma broca de lábio único que utiliza passagens internas na broca para arrefecimento. Ferramentas BTA - As ferramentas BTA são tubos que fornecem fluido de refrigeração externamente à broca. Brocas de Ejetor - As brocas de ejetor são brocas de tubo duplo que permitem um melhor arrefecimento e remoção de aparas devido ao seu design.
Materiais utilizados para fabricar brocas
A maior parte das brocas construídas com pontas de carboneto proporcionam uma maior durabilidade do que as brocas construídas com outros materiais. Foram aplicados revestimentos especiais às brocas para reduzir o calor e a fricção durante a perfuração. O corpo da broca é feito de aço-ferramenta, que proporciona a rigidez e a resistência necessárias para um corte preciso.
Manutenção necessária para o equipamento de perfuração de furos profundos
A inspeção regular do equipamento de perfuração de furos profundos é extremamente importante, uma vez que a não realização de verificações regulares pode levar a uma falha dispendiosa. Todos os sistemas de refrigeração devem ser mantidos corretamente e monitorizados para um desempenho adequado. O manuseamento e o armazenamento adequados das ferramentas aumentam consideravelmente a vida útil das mesmas. As ferramentas gastas ou mal alinhadas afectarão significativamente a precisão e o acabamento dos furos.
Perguntas frequentes sobre a perfuração de furos profundos
Qual é o rácio profundidade/diâmetro que se qualifica como perfuração profunda?
Um furo que seja superior a 10 vezes o seu diâmetro é considerado uma perfuração profunda. Existem algumas aplicações em que a relação entre a profundidade e o diâmetro pode ser de 100:1 ou mais, utilizando técnicas especiais.
A perfuração profunda pode funcionar em materiais endurecidos?
Sim, utilizando as ferramentas corretas e os parâmetros de corte adequados. As ferramentas de metal duro com revestimentos adequados são as que melhor lidam com materiais duros.
Qual é o desvio máximo permitido quando se efectuam furos rectos e profundos?
Atualmente, a perfuração moderna de furos profundos tem uma precisão de 0,1 mm por 100 mm. A perfuradora com pistola produz os furos profundos mais rectos. Por conseguinte, é crucial seguir uma configuração e manutenção adequadas para obter uma retidão óptima.
Quais são as principais causas da deriva de furos profundos?
Durante o processo de perfuração, existem várias inconsistências de material que podem causar dobras enquanto a broca ainda está no suporte de montagem. Além disso, a configuração incorrecta da ferramenta e qualquer coisa, desde almofadas de guia gastas ou danificadas até à baixa pressão do líquido de refrigeração, causam uma perda de precisão.
A perfuração de furos profundos é mais cara do que a perfuração normal?
Sim, em geral, cada furo criado através de métodos de perfuração profunda custará mais por furo do que os métodos de perfuração convencionais. Este facto deve-se aos maiores investimentos de capital associados à aquisição de equipamento que excede os métodos de perfuração convencionais.
Conclusão
A perfuração profunda é uma das muitas formas altamente precisas e praticamente impossíveis de criar peças. É um dos métodos mais recentes em práticas de engenharia avançadas. Desde motores de automóveis a dispositivos médicos, a perfuração profunda torna possível a tecnologia moderna.
