Формовка отверстий трением.

ТЕХНОЛОГИЯ CENTERDRILL

Процесс формовки основывается на разогреве материала под действием трения. Разогретый металл становится пластичным, что позволяет получать отверстия. Эта операция используется для получения: резьбовых втулок; подшипниковых втулок; втулок под пайку; сквозных отверстий; сквозных отверстий с уплотненной кромкой для круглых профилей.
Благодаря Centerdrill дополнительные процессы, такие как упрочняющая сварка, использование заклепок или приваривание винтовой гайки к отверстию, теперь в прошлом.
Специальная геометрия Centerdrill и использование твердого сплава обеспечивают высокую стойкость инструмента - до нескольких тысяч операций.

1. Пуансон Centerdrill располагается так, чтобы он касался поверхности материала, затем к нему прилагается высокое осевое усилие

2. За счет давления подачи и скорости вращения пуансона возникает нагрев металла до температуры, достаточной для придания материалу пластичности (порядка 600 °С), после чего Centerdrill проникает в материал за считанные секунды.

3. Пуансон вытесняет металл в горизонтальном и вертикальном направлениях, формируя втулку. Постепенно давление подачи уменьшается, а скорость подачи увеличивается по мере проникновения пуансона в металл.

4.Материал, вытесненный против направления подачи,преобразуется в обрамляющий бортик в форме кольца. Это кольцо может быть срезано при использовании специального торцующего пуансона Centerdrill, который имеет режущую площадку на пояске.

5. Втулка готова для формовки резьбы при помощи бесстружечного метчика Centertap. Формируемая при помощи холодной деформации резьба повышает твердость материала за счет наклепа.

6. В результате получается резьбовое соединение, способное выдерживать большой момент затягивания без сверления и последующего приваривания винтовой гайки.

Требование к оборудованию

Для выполнения процесса формовки отверстий трением нужен вертикально-сверлильный станок или станок с ЧПУ с достаточной скоростью вращения, мощностью двигателя и жестким шпинделем (ориентировочные данные см. в таблице). Высокие тепловые колебания и радиальная нагрузка на карбидовый фасонный пуансон требуют правильной фиксации инструмента. Для этого разработаны специальные цанговые патроны и двухконусные цанги. Цанговые патроны MC2 и MC3 предохраняют шпиндель от перегрева при помощи специального теплорассеивающего диска.

Ориентировочные данные по частоте вращения шпинделя и мощности двигателя (для стали 45)*

Размер резьбы	Диаметр пуансона**, мм	Формирование отверстия, об/мин	Мощность двигателя, кВт	Скорость вращения, об/мин
Метрическая резьба
M3	2,7	3000	0,7	1500
M4	3,7	2600	0,8	1100
M5	4,5	2500	0,9	900
M6	5,4	2400	1,1	800
M8	7,3	2100	1,5	600
M10	9,2	1800	1,7	380
M12	10,9	1500	1,9	300
M16	14,8	1400	2,4	200
M20	18,7	1200	3,0	160
Дюймовая резьба
G1/8''	9,2	1800	1,7	380
G1/4''	12,4	1600	2,1	280
G3/8''	15,9	1400	2,6	200
G1/2''	19,9	1200	3,2	140
G3/4''	25,4	1000	3,8	100
G1''	32,0	800	4,6	70

*Для легких сплавов или цветных металлов: скорость вращения (об/мин) увеличивается на 50 %.

**Для нержавеющих сталей: диаметр + 0,1 мм для резьб > M6; скорость вращения (об/мин)уменьшается на 10 – 20 %.

Стандартные типы пуансонов

а) короткий

б) удлиненный

в) короткий торцующий

г) удлиненный торцующий

Поверхность с обрамляющим кольцом

Поверхность после торцевания

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОЦЕССА ФОРМОВКИ ТРЕНИЕМ

Практические преимущества:

Высокая точность и повторяемость
Меньший расход материала
Не требуется смежный инструмент (например, матрица для пуансона), благодаря чему можно обрабатывать даже профили с труднодоступной внутренней поверхностью
Возможность формовки трением в наклонном положении
Повышенный момент затягивания для резьбы за счет наклепа при пластической деформации
Повышение жесткости конструкций (например, за счет меньшего использования многократных соединений)
Использование только одного основного материала, что позволяет избежать электрохимической коррозии
Высокая допустимая нагрузка подшипниковых втулок
Упрочнение материала
Простая в изучении и доступная для начала работы новая технология

Экономические преимущества:

Бесстружечный процесс формовки
Не требуются соединительные элементы
Процесс может быть автоматизирован
Достаточно вертикально-сверлильного станка, не требуется покупать дополнительное оборудование
Минимальное время установки

Экологические преимущества:

Высокопрочные соединения могут быть произведены с помощью Centerdrill без использования дополнительных материалов. Основной материал остается без примесей и может быть легко использован повторно. Не требуется стружкоудаление

Соединения Centerdrill – разъемные. Это дает существенные преимущества для последующего демонтажа в сравнении с другими процессами

Обрабатываемые материалы

При помощи формовки отверстий трением можно обрабатывать практически все тонкостенные металлы (кроме олова и цинка). В качестве примеров можно привести:

стали подвергаемые сварке;
нержавеющая сталь;
алюминий;
медь;
латунь;
бронза;
магнитные материалы;
специальные сплавы.