L'unica guida all'asta per trapano di cui avrete mai bisogno
L'asta di perforazione è un termine comune nell'industria meccanica e manifatturiera. Le aste di perforazione possono essere utilizzate per produrre vari utensili come frese, utensili per la lavorazione a caldo, parti di macchine, punzoni, lime e altro ancora. Ma sappiamo come scegliere l'asta di foratura giusta per le nostre esigenze?
Le aste di perforazione si differenziano per tenacità, durata, resistenza alle temperature e applicazioni. Con così tanti tipi e gradi di materiale tra cui scegliere, come possiamo assicurarci di scegliere l'asta di perforazione corretta?
È qui che entriamo in gioco noi: questa è l'unica guida di cui avrete bisogno sulle aste di perforazione, i loro usi e le loro applicazioni. Questa guida è adatta sia ai principianti che ai professionisti del settore.
Vediamo alcune delle domande più frequenti sul tema delle aste di perforazione!
Che cos'è un'asta di perforazione?
In parole povere, un'asta di perforazione è un pezzo di acciaio più lungo e facile da modellare che può essere utilizzato per la lavorazione per produrre diversi utensili e pezzi.
In genere, le aste di perforazione sono rotonde. Tuttavia, ne esistono alcune quadrate, come le kelly quadrate che vedete qui sotto. Le aste di perforazione sono generalmente abbastanza morbide da poter essere lavorate nella loro forma finale.
Le aste di perforazione devono avere una superficie pulita e liscia. Per produrle in questo modo, di solito utilizziamo rettifica di precisione.
A cosa serve un'asta di perforazione?
Le aste di perforazione hanno molte applicazioni diverse. I produttori utilizzano solitamente le aste per la produzione di punte da trapano, alberi, perni, alesatori, punzoni, maschi, martelli, lime, utensili da taglio, utensili per la lavorazione a caldo, ecc.
I diversi tipi di aste di perforazione sono più adatti per usi specifici. Ad esempio:
- W1 è adatto per utensili per la lavorazione a freddo, utensili manuali, utensili da taglio, punzoni, matrici, ecc;
- La qualità O1 è la migliore per punzoni, matrici e calibri;
- A2 e D2 possono essere adatti per creatori, rulli, zigrinature, matrici di coniatura, punzoni, stampi, ecc;
- Il gade S7 è perfetto per perni di battuta, perni di deriva, timbri, pinze, utensili per binari, set di fiumi, mandrini, tagliatubi circolari e altro ancora;
- H13 (o V44) è adatto per utensili per la lavorazione a caldo, stampi in plastica, utensili per la pressofusione, perni d'anima, perni di espulsione e altro ancora;
Tipi di aste di perforazione in base al processo di produzione
Secondo il processo di produzione Esistono tre diversi tipi di aste di perforazione: ad aria, ad acqua e ad olio. Ognuna di queste aste di perforazione ha diversi usi e applicazioni. Spieghiamo qualcosa su ciascuno di questi diversi tipi di processi produttivi e di aste di perforazione.
Indurimento ad aria
Partiamo dalla categoria più dura di acciaio per utensili: l'asta di perforazione temprata in aria. L'acciaio temprato in aria ha una maggiore quantità di lega, che lo rende così duro e resistente. Dopo il trattamento termico, è possibile lasciare le aste per trapano temprate in aria a indurire in aria.
Le aste di perforazione con indurimento ad aria hanno una lavorabilità e una resistenza all'usura superiori rispetto alle aste con indurimento ad olio o ad acqua. Inoltre, la tempra ad aria è più sicura della tempra ad acqua o ad olio per quanto riguarda la distorsione e la stabilità dimensionale.
Indurimento da olio
Le aste di perforazione ad indurimento d'olio sono al secondo posto in termini di durezza e durata. Sebbene le aste da trapano a tempra d'olio abbiano una lega inferiore a quella delle aste da trapano a tempra d'aria, sono comunque abbastanza ricche da resistere alla saldatura. Inoltre, l'acciaio per tempra ad olio è adatto alla lavorazione.
Se non siete sicuri di cosa significhi il termine "tempra in olio", significa che la barra viene riscaldata fino a diventare rossa e poi immersa in una vasca di olio caldo. In questo modo, l'acciaio diventa duro e pronto per la lavorazione o la saldatura.
Indurimento dell'acqua
Infine, abbiamo le aste da trapano a indurimento in acqua, che presentano il contenuto di lega più basso ma sono eccellenti per la lavorazione. Tuttavia, hanno un basso contenuto di lega, il che significa che non sono strutturalmente adatte per la saldatura.
Per indurire un'asta di perforazione con l'acqua, si scalda l'acciaio fino a farlo diventare rosso incandescente, quindi lo si immerge in una vasca d'acqua per raffreddarlo. Una volta indurito, il metallo può essere facilmente lavorato, ma non saldato. Di solito si possono utilizzare le aste da trapano indurite ad acqua per la produzione di lime o martelli.
Tipi di aste di perforazione in base alle diverse filettature
Possiamo classificare le aste di perforazione in tre tipi diversi a seconda delle diverse filettature: aste di perforazione ordinarie, aste quadrate Kelly e tubi di perforazione pesanti.
L'asta di perforazione ordinaria
L'asta di perforazione ordinaria è facilmente riconoscibile in quanto è la parte centrale o di base dell'asta di perforazione. Nella parte superiore, l'asta di perforazione ordinaria si collega al kelly quadrato (spiegato di seguito), mentre nella parte inferiore è collegata al collare di perforazione.
Nello scavo dei pozzi, la funzione dell'asta di perforazione ordinaria è quella di approfondire il foro, trasmettere la coppia e muovere la trivella su e giù.
Il quadrato Kelly
Come abbiamo detto in precedenza, il kelly quadrato si trova nella parte superiore del trapano, dove trasmette la coppia e sostiene parte del peso del trapano. Il termine kelly quadrato deriva dal fatto che queste parti hanno solitamente una forma quadrata.
Il kelly quadrato è composto da:
- La parte motrice - di solito quadrata, ma può essere esagonale;
- Il giunto superiore - filettatura sinistra;
- Il giunto inferiore - filettatura destra;
Il tubo di perforazione pesante
Abbiamo già detto che l'asta di perforazione di base si collega a un collare di perforazione nella parte inferiore. Tra queste due parti si trova il tubo di perforazione pesante. Il tubo di perforazione pesante (o HWDP) è la parte di transizione tra l'asta di perforazione ordinaria e il collare di perforazione inferiore.
Il ruolo del tubo di perforazione pesante è quello di fornire supporto e stabilità alla stringa di perforazione e di aumentarne la resistenza all'usura.
Di cosa sono fatte le aste di perforazione?
È possibile realizzare un'asta di perforazione con diversi gradi e tipi di acciaio per utensili ricotto. Il termine acciaio per utensili indica vari tipi di acciaio al carbonio e legato adatti alla produzione di utensili.
Produciamo aste di perforazione con acciai per utensili grazie alle loro proprietà di durezza e resistenza agli shock termici, alla deformazione e all'abrasione. In generale, questi acciai per utensili sono altamente resistenti all'usura.
Per la produzione di aste di perforazione è possibile utilizzare diversi tipi di acciaio per utensili: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Ognuno di questi gradi ha caratteristiche e proprietà distintive che lo rendono superiore per un'applicazione specifica. A seconda del tipo, alcuni acciai per utensili sono acciaio inox, mentre altri sono semi-industriali.
Qual è la durezza di un'asta di perforazione?
La durezza di un'asta di perforazione dipende dall'acciaio per utensili utilizzato per la sua produzione. È possibile determinare e comunicare la durezza di un materiale con l'aiuto di due diverse scale: la durezza Brinell e la 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 avere una durezza compresa tra 96 e 110Rb.
La lavorabilità di un'asta di perforazione è strettamente correlata alla durezza. I diversi gradi di acciaio per utensili hanno un potere di lavorabilità variabile.
Rispetto all'acciaio al carbonio 1.0%, ecco la facilità di lavorazione dei diversi tipi 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% |
(Tabella di lavorabilità degli acciai per utensili)
Processi di produzione delle aste di perforazione
In generale, esistono due tipi principali di produzione di aste di perforazione: a indurimento in acqua e a indurimento in olio.
Per creare un'asta di perforazione, l'acciaio per utensili viene prima riscaldato fino a diventare di un colore rosso incandescente. Una volta diventato rosso, deve essere raffreddato in modo che si indurisca e mantenga la sua forma. Il raffreddamento può essere effettuato immergendo l'asta in acqua o in olio caldo. Vediamo le differenze tra questi due processi.
Produzione di aste di perforazione temprate ad acqua
Le aste di perforazione temprate ad acqua sono esattamente come sembrano: aste di perforazione temprate immergendole in acqua. Innanzitutto, l'acciaio per utensili viene riscaldato fino a raggiungere un colore rosso incandescente. Poi viene immerso in una vasca d'acqua per raffreddarsi e indurirsi.
Le aste di perforazione temprate ad acqua sono povere di leghe, il che le rende ideali per la lavorazione, ma non abbastanza resistenti per la saldatura. Le aste di foratura temprate in acqua sono più adatte a chi cerca pezzi e utensili economici e altamente lavorabili.
Produzione di aste di perforazione temprate a olio
Un processo di produzione di tempra in olio prevede che l'acciaio trattato termicamente venga immerso in olio caldo per raffreddarsi.
Le aste di perforazione temprate in olio sono più ricche di leghe, quindi sono adatte sia alla lavorazione che alla saldatura. Per quanto riguarda la durezza, le aste temprate in olio sono molto più alte nella scala. Grazie alla loro tenacità, sono più durevoli e resistenti alle temperature estreme.
Qual è la lunghezza di un'asta di perforazione?
La lunghezza dell'asta di perforazione media è di 3 piedi (36″) o 12 piedi (144″). Alcuni produttori di aste di perforazione accettano di tagliare le aste da 12 piedi in due aste da 6 piedi, più facili da lavorare e manipolare.
Nel sistema metrico, un'asta da 36″ equivale a 91,44 cm e 144″ a 3,6 metri.
Quanto è dritta un'asta di perforazione?
Quando si parla di tolleranza di rettilineità di un'asta di perforazione, possiamo vedere due numeri 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 ±.005″ max T.I.R. per 12″.
Le misure in millimetri sono le seguenti:
- Una tolleranza di -0,60/+2,60 mm;
- Rettilineità di ±.13 mm max T.I.R. per 300 mm;
Si può saldare un'asta di perforazione?
La risposta breve è sì: è possibile saldare le aste di perforazione. Tuttavia, si consideri che il trattamento termico Il processo di saldatura tempera l'acciaio per utensili e lo indurisce. In questo modo, il materiale diventa più difficile da lavorare e manipolare.
Pertanto, quando si saldano le aste di perforazione, bisogna sempre seguire le migliori pratiche di saldatura per evitare di ottenere un materiale troppo difficile da maneggiare.
Inoltre, la maggior parte delle aste di perforazione ad indurimento ad olio e ad aria sono adatte alla saldatura, mentre l'acciaio ad indurimento ad acqua non è adatto. Tenetelo presente quando preparate il processo di produzione.
Che tipo di acciaio è un'asta di perforazione?
Per la produzione di aste di perforazione possiamo utilizzare diversi tipi di acciaio per utensili: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Vediamo per cosa è più indicato ognuno di questi.
Acciaio per utensili W1
Tipo: Indurimento in acqua
Abbiamo deciso di parlare prima di tutto dell'acciaio per utensili W1 per via della sua ampia diffusione e del suo basso costo. Tuttavia, il prezzo basso comporta una diminuzione della tenacità di questo materiale. L'acciaio W1 ha un contenuto di lega inferiore rispetto all'acciaio temprato in aria o in olio. La minore quantità di lega significa che questo materiale è perfetto per la lavorazione, ma non abbastanza duro per la saldatura.
Tenendo conto di tutto ciò, raccomandiamo le aste di perforazione W1 ad indurimento in acqua per le applicazioni che non richiedono resistenza e durezza supplementari.
Acciaio per utensili O1
Tipo: Indurimento a olio
L'acciaio per utensili O1 ha una notevole tenacità se si considera il suo prezzo modesto. I produttori utilizzano spesso le aste di perforazione O1 come sostituto superiore delle aste di perforazione W1 nelle applicazioni che richiedono maggiore tenacità e resistenza all'usura.
Con tutte le loro fantastiche proprietà, queste aste di perforazione O1 hanno un ottimo rapporto qualità-prezzo. Il contenuto di leghe più elevato dell'acciaio ad indurimento d'olio lo rende un'alternativa migliore all'acciaio per utensili ad indurimento d'acqua come il W1.
Acciaio per utensili A2
Tipo: Indurimento ad aria
Le aste di foratura A2 sono indurenti all'aria, il che si traduce in buone caratteristiche di lavorabilità e saldatura. Gli acciai per utensili ad indurimento in aria acquisiscono la loro durezza grazie al semplice raffreddamento 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 ed eccellente stabilità dopo la tempra.
Rispetto all'O1, l'A2 può essere un sostituto più sofisticato che offre maggiore forza, resistenza all'usura e stabilità strutturale.
Acciaio per utensili D2
Tipo: Indurimento ad aria
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, rendendolo più durevole e resistente all'usura.
Non sorprende che le aste di perforazione D2 siano di solito tra le più costose che si possano trovare. Grazie alla sua elevata resistenza e longevità, è possibile utilizzare le aste di perforazione D2 per le linee di trafilatura e forgiatura.
Acciaio per utensili S7
Tipo: Indurimento ad aria
L'asta di perforazione S7 ha un contenuto di carbonio inferiore rispetto ad altri tipi di acciaio, che la rende incredibilmente resistente agli urti. Per questo motivo le aste S7 sono note anche come aste di perforazione super shock.
Quando viene trattato con il calore, l'S7 ottiene un elevato livello di durezza. Di solito utilizziamo le aste di perforazione S7 per i pezzi che devono resistere a urti a temperature estremamente basse e alte.
Acciaio per utensili M2
Tipo: Tungsteno-Molibdeno, alta velocità
L'asta di perforazione M2 è la qualità più utilizzata per la produzione di utensili da taglio e altre punte. In quanto tale, l'M2 è una sorta di gold standard per gli acciai per utensili ad alta velocità.
M2 presenta eccellenti caratteristiche di durezza e resistenza all'usura. In passato, si utilizzava spesso il T1 per le applicazioni ad alta velocità. Tuttavia, grazie alle sue caratteristiche e proprietà superiori, l'M2 ha sostituito il T1 su larga scala.
V44 (H13) Acciaio per utensili
Tipo: Raffreddamento ad aria
Viscount 44 è un prodotto completamente preriscaldato Acciaio per utensili H13. Il processo di pre-indurimento del V44 lo rende particolarmente adatto agli stampi per lavorazioni a caldo. Utilizzando il V44, possiamo ridurre il pericolo di distorsione o di variazioni dimensionali durante i trattamenti termici.
Gli usi e le applicazioni più comuni del V44 comprendono utensili per l'estrusione, matrici per la forgiatura, stampi per materie plastiche e molti altri utensili per la lavorazione a caldo.
Qual è la durezza Rockwell di una punta?
La durezza Rockwell è una scala basata sulla durezza di penetrazione di diversi materiali. I diversi valori hanno codici di lettere e cifre che variano in base al loro livello di durezza.
Come abbiamo già detto, produciamo aste di perforazione 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 |
(Tabella di durezza Rockwell delle punte)
Per riassumere
Infine, ma non per questo meno importante, torniamo a parlare dell'importanza che le aste di foratura abbiano una finitura superficiale liscia e priva di errori o imperfezioni. Inoltre, fate attenzione che l'acciaio per utensili che utilizzate sia di alta qualità. Potete ottenere questo risultato collaborando con un produttore di lavorazioni meccaniche di qualità e comunicando le vostre richieste.
In definitiva, speriamo di essere riusciti a spiegarvi cos'è un'asta di perforazione, come la produciamo e quali sono i suoi diversi utilizzi. La scelta del giusto tipo di acciaio per utensili in base all'applicazione dell'asta di perforazione è un'operazione che dovete fare in prima persona. Con questa guida alla produzione di aste da trapano, potrete prendere una decisione consapevole.
