La guida definitiva alle barre per foratura di cui avrete mai bisogno

La barra per foratura è un termine comune nel settore della meccanica e della produzione. Le barre per foratura possono essere utilizzate per realizzare diversi utensili come frese, utensili per lavorazione a caldo, parti meccaniche, punzoni, lime e altro ancora. Ma sappiamo come scegliere la barra per foratura giusta per le nostre esigenze?

Le barre per foratura si differenziano per tenacità, durabilità, resistenza alla temperatura e applicazioni. Con così tante diverse qualità di materiale e tipologie tra cui scegliere, come possiamo essere certi di scegliere la barra per foratura corretta?

È qui che entriamo in gioco noi: questa è la guida definitiva alle barre per foratura, ai loro usi e alle loro applicazioni. Questa guida è adatta sia ai principianti assoluti sia ai professionisti del settore.

Vediamo alcune delle domande più frequenti sull'argomento delle barre per foratura!

Che cos'è una barra per foratura?

In parole semplici, una barra per foratura è un pezzo di acciaio per utensili più lungo e facile da modellare, che può essere utilizzato per la lavorazione meccanica al fine di produrre diversi utensili e parti.

Di norma, le barre per foratura sono rotonde. Tuttavia, ne esistono alcune quadrate, come le kelly quadrate che vedrete di seguito. Le barre per foratura sono generalmente abbastanza tenere da poter essere lavorate meccanicamente fino alla loro forma finale.

Le barre per foratura devono avere una superficie pulita e liscia. Per produrle in questo modo, di solito utilizziamo la rettifica di precisione.

A cosa serve una barra per foratura?

Le barre per foratura hanno molte applicazioni diverse. I produttori le utilizzano di solito per realizzare punte da trapano, alberi, spine cilindriche, alesatori, punzoni, maschi, martelli, lime, utensili da taglio, utensili per lavorazione a caldo e così via.

Diverse qualità di barre per foratura sono più adatte a usi specifici. Ad esempio:

• W1 è adatta per utensili per lavorazione a freddo, utensili manuali, utensili da taglio, punzoni, stampi, ecc.;
• la qualità O1 è ideale per punzoni, stampi e calibri;
• A2 e D2 possono essere adatte per frese a creatore, rulli, godronature, stampi per coniatura, punzoni, stampi, ecc.;
• la qualità S7 è perfetta per perni di estrazione, spine di centraggio, punzoni per marchiatura, pinze di presa, utensili per binari, set per rivettatura, mandrini, tagliatubi circolari e altro ancora;
• H13 (o V44) è adatta per utensili per lavorazione a caldo, stampi per plastica, utensili per pressofusione, perni di anima, perni espulsori e altro ancora;

Tipi di barre per foratura in base al processo di produzione

In base al processo di produzione a cui sono sottoposte, esistono tre diversi tipi di barre per foratura: a tempra in aria, a tempra in acqua e a tempra in olio. Ognuno di questi tipi di barre per foratura ha usi e applicazioni diversi. Spieghiamo qualcosa su ciascuno di questi diversi tipi di processi di produzione e di barre per foratura.

Tempra in aria

Partiamo dalla categoria più tenace di acciaio per utensili: la barra per foratura a tempra in aria. L'acciaio a tempra in aria contiene più lega, ed è questo che lo rende così duro e resistente. Dopo il trattamento termico, le barre per foratura a tempra in aria possono essere lasciate indurire in aria calma.

Le barre per foratura a tempra in aria offrono una lavorabilità e una resistenza all'usura superiori rispetto alle barre a tempra in olio o in acqua. Inoltre, la tempra in aria è più sicura di quella in acqua o in olio per quanto riguarda la distorsione e la stabilità dimensionale.

Tempra in olio

Le barre per foratura a tempra in olio sono al secondo posto per durezza e durabilità. Sebbene le barre a tempra in olio contengano meno lega rispetto a quelle a tempra in aria, sono comunque sufficientemente ricche da sopportare la saldatura. Inoltre, l'acciaio a tempra in olio è adatto alla lavorazione meccanica.

Se non siete sicuri di cosa significhi il termine "tempra in olio", esso implica il riscaldamento della barra fino a farla diventare rosso incandescente e poi l'immersione in una vasca di olio caldo. In questo modo, l'acciaio diventa duro e pronto per la lavorazione meccanica o la saldatura.

Tempra in acqua

E infine, abbiamo le barre per foratura a tempra in acqua, che presentano il contenuto di lega più basso ma sono eccellenti per la lavorazione meccanica. Tuttavia, sono carenti in contenuto di lega, il che significa che non sono strutturalmente adatte alla saldatura.

Per indurire una barra per foratura con l'acqua, riscaldiamo prima l'acciaio fino a farlo diventare rosso incandescente, poi lo immergiamo in una vasca d'acqua per raffreddarlo. Una volta che il metallo è duro, può essere facilmente lavorato meccanicamente ma non saldato. Di solito le barre per foratura a tempra in acqua possono essere utilizzate per la produzione di lime o martelli.

Tipi di barre per foratura in base ai diversi filetti

Possiamo classificare le aste di perforazione in tre tipi diversi in base alla filettatura: aste di perforazione ordinarie, aste quadre kelly e tubi di perforazione pesanti.

L'asta di perforazione ordinaria

L'asta di perforazione ordinaria è facilmente riconoscibile perché costituisce la parte centrale o di base della batteria di perforazione. In alto, l'asta di perforazione ordinaria si collega all'asta quadra kelly (descritta di seguito), mentre in basso è fissata alla batteria di perforazione.

Nello scavo dei fori, la funzione dell'asta di perforazione ordinaria è approfondire il foro, trasmettere la coppia e movimentare la perforatrice verso l'alto e verso il basso.

L'asta quadra kelly

Come accennato sopra, l'asta quadra kelly si trova nella parte superiore della perforatrice, dove trasmette la coppia e sopporta parte del peso dell'attrezzatura. Il termine asta quadra kelly deriva dal fatto che questi componenti hanno di solito forma quadrata.

• La parte di trasmissione – di solito quadrata, ma può essere esagonale;
• Il giunto superiore – filettatura sinistrorsa;
• Il giunto inferiore – filettatura destrorsa;

Il tubo di perforazione pesante

Abbiamo accennato sopra che l'asta di perforazione di base si collega in basso alla batteria di perforazione. Tra questi due componenti si trova il tubo di perforazione pesante. Il tubo di perforazione pesante (in breve HWDP) è la parte di transizione tra l'asta di perforazione ordinaria e la batteria di perforazione sottostante.

Il ruolo del tubo di perforazione pesante è fornire supporto e stabilità alla batteria di perforazione e aumentarne la resistenza all'usura.

Di cosa sono fatte le aste di perforazione?

Un'asta di perforazione può essere realizzata con diversi gradi e tipi di acciaio per utensili ricotto. Il termine acciaio per utensili comprende vari tipi di acciaio al carbonio e legato adatti alla fabbricazione di utensili.

Produciamo aste di perforazione in acciaio per utensili grazie alle loro proprietà di durezza e alla resistenza agli shock termici, alla deformazione e all'abrasione. In generale, questi materiali in acciaio per utensili sono altamente resistenti all'usura.

È possibile utilizzare molti gradi diversi di acciaio per utensili per fabbricare aste di perforazione: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Ciascuno di questi gradi presenta caratteristiche e proprietà distintive che lo rendono superiore per un'applicazione specifica. A seconda del tipo, alcuni acciai per utensili sono inossidabili, mentre altri sono semi-inossidabili.

Qual è la durezza di un'asta di perforazione?

La durezza di un'asta di perforazione dipende dall'acciaio per utensili utilizzato per fabbricarla. È possibile determinare e comunicare la durezza di un materiale con l'ausilio di due diverse scale: la scala di durezza Brinell e la scala di durezza Rockwell.

Secondo la scala di durezza Brinell, gli acciai per utensili dovrebbero avere una durezza compresa tra 207 e 341. Secondo le misure Rockwell, gli stessi materiali dovrebbero rientrare nell'intervallo tra 96 e 110Rb.

La lavorabilità di un'asta di perforazione è strettamente correlata alla durezza. I diversi gradi di acciaio per utensili hanno una diversa attitudine alla lavorazione.

Rispetto all'acciaio con 1,0% di carbonio, ecco la lavorabilità dei diversi gradi di acciaio per utensili:

Grado di acciaio per utensili	Percentuale di lavorabilità
W1	100%
O1	95%
A2	65%
D2	50%
S7	95%
M2	65%
H13	75%

Processi di produzione delle aste di perforazione

In generale, esistono due tipi principali di produzione delle aste di perforazione: la tempra in acqua e la tempra in olio.

Per creare un'asta di perforazione, l'acciaio per utensili viene prima riscaldato fino a diventare di colore rosso incandescente. Una volta diventato rosso, deve essere raffreddato in modo da indurirsi e mantenere la forma. Questo raffreddamento può avvenire immergendo l'asta di perforazione in acqua o in olio caldo. Vediamo le differenze tra questi due processi.

Produzione di aste di perforazione temprate in acqua

Le aste di perforazione temprate in acqua sono esattamente come suggerisce il nome: aste indurite immergendole in acqua. Innanzitutto, l'acciaio per utensili viene riscaldato fino a diventare di colore rosso incandescente. Poi viene immerso in una vasca d'acqua per raffreddarsi e indurirsi.

Un'asta di perforazione temprata in acqua ha un basso contenuto di lega, il che la rende ideale per la lavorazione, ma non abbastanza tenace per la saldatura. Le aste di perforazione temprate in acqua sono più adatte a chi cerca componenti e utensili economici e altamente lavorabili.

Produzione di aste di perforazione temprate in olio

Un processo di produzione con tempra in olio prevede acciaio sottoposto a trattamento termico e immerso in olio caldo per raffreddarsi.

Le barre per punte temprate in olio hanno un contenuto di lega più ricco, quindi sono adatte sia alla lavorazione meccanica che alla saldatura. Per quanto riguarda la durezza, le barre temprate in olio si collocano molto più in alto nella scala. Grazie alla loro tenacità, sono più durevoli e resistenti alle temperature estreme.

Qual è la lunghezza di una barra per punte?

La lunghezza media di una barra per punte è di 3 piedi (36″) oppure 12 piedi (144″). Alcuni produttori di barre per punte accettano di tagliare le barre da 12 piedi in due barre da 6 piedi, più facili da lavorare e maneggiare.

Nel sistema metrico, una barra da 36″ equivale a 91,44 cm, mentre 144″ corrispondono a 3,6 metri.

Quanto è rettilinea una barra per punte?

Per quanto riguarda la tolleranza di rettilineità di una barra per punte, si riscontrano due valori diversi: uno in pollici e uno in millimetri.

Per l'acciaio per utensili ricotto lungo 36, 72 o 144 pollici, la tolleranza è +0/+0,125″, e la rettilineità deve essere al massimo ±0,005″ T.I.R. ogni 12″.

Le misure in millimetri sono le seguenti:

• Una tolleranza di -0,60/+2,60 mm;
• Rettilineità di ±0,13 mm max T.I.R. ogni 300 mm;

Una barra per punte può essere saldata?

La risposta breve è sì: è possibile saldare le barre per punte. Tuttavia, tenga presente che il trattamento termico derivante dal processo di saldatura tempererà l'acciaio per utensili e lo indurirà. Di conseguenza, il materiale diventerà più difficile da lavorare e maneggiare.

Pertanto, quando salda le barre per punte, segua sempre le migliori pratiche di saldatura per evitare di ottenere un materiale troppo duro da gestire.

Inoltre, la maggior parte delle barre per punte temprate in olio e in aria è adatta alla saldatura, mentre l'acciaio temprato in acqua non lo è. Ne tenga conto quando prepara il processo di produzione.

Di quale grado di acciaio è fatta una barra per punte?

Per la produzione delle barre per punte si possono utilizzare diversi gradi di acciaio per utensili: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Vediamo per cosa è più adatto ciascuno di essi.

Acciaio per utensili W1

Abbiamo deciso di parlare per primo dell'acciaio per utensili W1 per la grande diffusione e il basso costo di queste barre per punte. Tuttavia, il prezzo contenuto comporta una minore tenacità di questo materiale. L'acciaio W1 ha un contenuto di lega inferiore rispetto all'acciaio temprato in aria o in olio. Meno lega significa che questo materiale è perfetto per la lavorazione meccanica ma non abbastanza duro per la saldatura.

Considerato tutto ciò, consigliamo le barre per punte W1 temprate in acqua per applicazioni che non richiedono maggiore resistenza e durezza.

Acciaio per utensili O1

L'acciaio per utensili O1 offre una tenacità notevole se si considera il suo prezzo contenuto. I produttori utilizzano spesso le barre O1 come sostituto superiore delle barre W1 in applicazioni che richiedono maggiore tenacità e resistenza all'usura.

Con tutte le loro proprietà eccezionali, queste barre O1 presentano un ottimo rapporto qualità-prezzo. Il maggiore contenuto di lega dell'acciaio temprato in olio lo rende un'alternativa decisamente migliore rispetto all'acciaio per utensili temprato in acqua come il W1.

Acciaio per utensili A2

Le barre A2 sono temprate in aria, il che garantisce buone caratteristiche di lavorabilità e saldabilità. I tipi di acciaio per utensili temprati in aria acquisiscono la loro durezza semplicemente raffreddandosi in aria calma. Trattandosi di un acciaio legato al cromo di qualità superiore, l'acciaio per utensili A2 presenta caratteristiche di tempra profonda, elevata resistenza alla compressione e una straordinaria stabilità dopo la tempra.

Rispetto all'O1, l'A2 può fungere da sostituto più sofisticato, offrendo maggiore resistenza, resistenza all'usura e stabilità strutturale.

Acciaio per utensili D2

L'acciaio per utensili D2 è un materiale unico con un elevato contenuto di carbonio e cromo. I livelli di cromo e carbonio sono superiori a quelli dell'acciaio A2, il che lo rende più durevole e resistente all'usura.

Non sorprende che le barre D2 siano di solito tra le più costose sul mercato. Grazie alla loro elevata resistenza e longevità, le barre D2 possono essere utilizzate per linee di trafilatura e forgiatura.

Acciaio per utensili S7

La barra per punte S7 ha un contenuto di carbonio inferiore rispetto ad altri tipi di acciaio, il che la rende incredibilmente resistente agli urti. Ecco perché le barre S7 sono note anche come barre per punte super resistenti agli urti.

Sottoposto a trattamento termico, l'S7 raggiunge un elevato livello di durezza. Le barre S7 sono generalmente utilizzate per componenti che devono resistere a shock termici estremamente bassi e alti.

Acciaio per utensili M2

La barra per punte M2 è il grado più diffuso per la produzione di utensili da taglio e altre punte da trapano. In quanto tale, l'M2 rappresenta una sorta di standard di riferimento per l'acciaio per utensili ad alta velocità.

L'M2 offre un'eccellente durezza e resistenza all'usura. In passato, per le applicazioni ad alta velocità utilizzavamo spesso l'T1. Tuttavia, grazie alle sue caratteristiche e proprietà superiori, l'M2 ha sostituito l'T1 su vasta scala.

Acciaio per utensili V44 (H13)

Il Viscount 44 è un acciaio completamente pre-riscaldato acciaio per utensili H13. Il processo di pre-tempra del V44 lo rende particolarmente adatto per gli stampi per lavorazione a caldo. Utilizzando il V44, possiamo ridurre il rischio di deformazioni o variazioni dimensionali durante i trattamenti termici.

Gli usi e le applicazioni più comuni del V44 includono utensili per estrusione, stampi per forgiatura, stampi per plastica e molti altri utensili per lavorazione a caldo.

Qual è la durezza Rockwell di una barra per foratura?

La durezza Rockwell è una scala basata sulla durezza per penetrazione dei diversi materiali. Valori diversi hanno codici di lettere/cifre differenti in base al loro livello di durezza.

Come abbiamo già accennato, produciamo barre per foratura in acciaio per utensili ricotto, con una durezza Rockwell compresa tra 96Rb e 110Rb.

Tipo di materiale	Diametro di precisione	Durezza Brinell	Durezza Rockwell
Acciaio per utensili	0,000″ – 0,124″	341	110Rb
Acciaio per utensili	0,125″ – 0,249″	275	104Rb
Acciaio per utensili	0,250″ – 0,875″	241	101Rb
Acciaio per utensili	0,876″ +	207	96Rb

In sintesi

Ultimo ma non meno importante, vorremmo tornare sull'importanza che le barre per foratura abbiano finiture superficiali lisce, prive di errori o imperfezioni. Inoltre, si assicuri che l'acciaio per utensili utilizzato sia di alta qualità. Può ottenerlo collaborando con un produttore di lavorazioni di qualità e comunicando le sue richieste.

Nel complesso, speriamo sinceramente di essere riusciti a spiegarle cos'è una barra per foratura, come la produciamo e tutti i suoi diversi utilizzi. Scegliere il grado di acciaio per utensili giusto in base all'applicazione della barra per foratura è qualcosa che deve mettere in pratica. Con questa guida alla produzione delle barre per foratura, può prendere una decisione consapevole.