O único guia para uma haste de perfuração de que alguma vez precisará
Uma haste de perfuração é um termo comum nas indústrias de maquinaria e fabrico. Pode utilizar varetas de perfuração para fabricar várias ferramentas, tais como fresas, ferramentas de trabalho a quente, peças de máquinas, punções, limas e muito mais. Mas será que sabemos como escolher a vareta de perfuração correta para as nossas necessidades?
As hastes de perfuração diferenciam-se no que diz respeito à dureza, durabilidade, resistência à temperatura e aplicações. Com tantos tipos e classes de materiais diferentes à escolha, como podemos garantir que escolhemos a haste de perfuração correta?
É aí que nós entramos - este é o único guia de que alguma vez precisará sobre hastes de perfuração, as suas utilizações e aplicações. Este guia é adequado tanto para principiantes como para profissionais do sector.
Vejamos algumas das perguntas mais frequentes sobre o tema das hastes de perfuração!
O que é uma haste de perfuração?
Em termos simples, uma haste de perfuração é uma peça de aço mais comprida de aço para ferramentas fácil de moldar que pode ser utilizada para maquinagem para produzir diferentes ferramentas e peças.
Normalmente, as hastes de perfuração são redondas. No entanto, existem algumas quadradas, como as kellys quadradas que verá abaixo. As barras de perfuração são geralmente suficientemente macias para serem maquinadas na sua forma final.
As hastes de perfuração têm de ter uma superfície limpa e lisa. Para as fabricar desta forma, utilizamos normalmente retificação de precisão.
Para que é utilizada uma haste de perfuração?
As barras de perfuração têm muitas aplicações diferentes. Os produtores utilizam normalmente as barras de perfuração para fabricar brocas, veios, cavilhas, alargadores, punções, machos, martelos, limas, ferramentas de corte, ferramentas de trabalho a quente, etc.
As diferentes classes de varetas de perfuração são mais adequadas para utilizações específicas. Por exemplo:
- W1 é adequado para ferramentas de trabalho a frio, ferramentas manuais, ferramentas de corte, punções, matrizes, etc;
- A classe O1 é a melhor para punções, matrizes e calibres;
- A2 e D2 podem ser adequados para placas, rolos, serrilhas, matrizes de cunhagem, punções, matrizes, etc;
- O gade S7 é perfeito para pinos de arrastamento, pinos de derivação, carimbos, pinças, ferramentas de rastos, conjuntos de rios, mandris, cortadores de tubos circulares e muito mais;
- O H13 (ou V44) é adequado para ferramentas de trabalho a quente, moldes de plástico, ferramentas de fundição sob pressão, pinos de núcleo, pinos ejectores e muito mais;
Tipos de hastes de perfuração de acordo com o processo de fabrico
De acordo com o processo de fabrico Existem três tipos diferentes de hastes de perfuração: endurecidas ao ar, endurecidas à água e endurecidas ao óleo. Cada uma destas hastes de perfuração tem várias utilizações e aplicações. Vamos explicar um pouco sobre cada um destes diferentes tipos de processos de fabrico e de hastes de perfuração.
Endurecimento por ar
Começamos pela categoria mais resistente de aço para ferramentas - a barra de perfuração temperada a ar. O aço endurecido ao ar tem mais liga, e é isso que o torna tão duro e resistente. Após o tratamento térmico, pode deixar as hastes de perfuração endurecidas ao ar endurecerem ao ar livre.
As hastes de perfuração de endurecimento por ar têm uma maquinabilidade e resistência ao desgaste superiores quando comparadas com as hastes de endurecimento por óleo ou água. Além disso, o endurecimento por ar é mais seguro do que o endurecimento por água ou óleo no que diz respeito à distorção e estabilidade dimensional.
Endurecimento com óleo
As hastes de perfuração com endurecimento por óleo são as segundas no que diz respeito à sua dureza e durabilidade. Embora as varetas de endurecimento por óleo tenham menos liga do que as varetas de endurecimento por ar, ainda são suficientemente ricas para suportar a soldadura. Para além disso, o aço de endurecimento por óleo é adequado para maquinagem.
Se não tem a certeza do que significa o termo "endurecimento em óleo", implica aquecer a barra até ficar vermelha e depois mergulhá-la numa poça de óleo quente. Desta forma, o aço fica duro e pronto para ser maquinado ou soldado.
Endurecimento da água
Por fim, temos as barras de perfuração de endurecimento por água, que apresentam o menor teor de liga, mas são excelentes para maquinagem. No entanto, são deficientes em teor de liga, o que significa que não são estruturalmente adequadas para fins de soldadura.
Para endurecer uma haste de perfuração com água, primeiro aquecemos o aço até ficar vermelho brilhante e depois mergulhamo-lo numa piscina de água para arrefecer. Quando o metal está duro, pode ser facilmente maquinado, mas não soldado. Normalmente, é possível utilizar varas de perfuração endurecidas com água para o fabrico de limas ou martelos.
Tipos de hastes de perfuração de acordo com diferentes roscas
Podemos classificar as hastes de perfuração em três tipos diferentes de acordo com as diferentes roscas: hastes de perfuração comuns, hastes kelly quadradas e tubos de perfuração pesados.
A vara de perfuração comum
Podemos reconhecer facilmente a haste de perfuração comum, uma vez que é a parte central ou básica da haste de perfuração. Na parte superior, a vara de perfuração comum liga-se ao kelly quadrado (explicado abaixo) e, na parte inferior, está ligada ao colar de perfuração.
Na escavação de furos, a função da haste de perfuração comum é aprofundar o furo, transmitir o binário e mover a broca para cima e para baixo.
A Praça Kelly
Como referimos anteriormente, a geleia quadrada encontra-se na parte superior da broca, onde transmite o binário e suporta parte do peso da broca. O termo "square kelly" (geleia quadrada) deve-se ao facto de estas peças terem normalmente uma forma quadrada.
A kelly quadrada é constituída por:
- A parte motriz - geralmente quadrada, mas pode ser hexagonal;
- A junta superior - rosca esquerda;
- A junta inferior - rosca direita;
O tubo de perfuração de peso elevado
Mencionámos acima que a haste de perfuração da base se liga a um colar de perfuração na parte inferior. Entre estas duas partes, encontra-se o tubo de perfuração pesado. O tubo de perfuração pesado (ou HWDP, abreviadamente) é a parte de transição entre a haste de perfuração normal e o colar de perfuração na parte inferior.
O papel do tubo de perfuração pesado é fornecer apoio e estabilidade à coluna de perfuração e aumentar a sua resistência ao desgaste.
De que são feitas as hastes de perfuração?
É possível fabricar uma vareta de perfuração com diferentes graus e tipos de aço para ferramentas recozido. O termo aço para ferramentas inclui vários tipos de aço-carbono e de aço-liga adequados para o fabrico de ferramentas.
Produzimos hastes de perfuração a partir de aços para ferramentas devido às suas propriedades de dureza e resistência a choques de temperatura, deformação e abrasão. De um modo geral, estes materiais de aço para ferramentas são muito resistentes ao desgaste.
É possível utilizar muitos tipos diferentes de aço para ferramentas para fabricar hastes de perfuração: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Cada uma destas qualidades tem as suas caraterísticas e propriedades distintivas que a tornam superior para uma aplicação específica. Dependendo do tipo, alguns aços para ferramentas são aço inoxidávelenquanto outros são semi-inoxidáveis.
Qual é a dureza de uma haste de perfuração?
A dureza de uma haste de perfuração depende do aço ferramenta que utilizámos para a fabricar. É possível determinar e comunicar a dureza de um material com a ajuda de duas escalas diferentes: a escala de dureza Brinell e a escala de dureza Rockwell.
De acordo com a escala de dureza Brinell, os aços para ferramentas devem ter uma dureza que varia entre 207 e 341. De acordo com as medidas Rockwell, os mesmos materiais devem situar-se no intervalo entre 96 e 110Rb.
A maquinabilidade de uma haste de perfuração está intimamente relacionada com a dureza. As diferentes qualidades de aço ferramenta têm um poder de maquinabilidade variável.
Em comparação com o aço-carbono 1.0%, eis a facilidade de maquinagem dos diferentes tipos de aço para ferramentas:
| Grau de aço para ferramentas | Percentagem de maquinabilidade |
| W1 | 100% |
| O1 | 95% |
| A2 | 65% |
| D2 | 50% |
| S7 | 95% |
| M2 | 65% |
| H13 | 75% |
(Tabela de maquinabilidade das classes de aço ferramenta)
Processos de fabrico de hastes de perfuração
Em geral, existem dois tipos principais de fabrico de hastes de perfuração: endurecimento por água e endurecimento por óleo.
Para criar uma haste de perfuração, o aço para ferramentas começa por ser aquecido até ficar com uma cor vermelha brilhante. Depois de ficar vermelho, tem de ser arrefecido para que endureça e mantenha a sua forma. Este arrefecimento pode ser efectuado mergulhando a vareta de perfuração em água ou em óleo quente. Vejamos as diferenças entre estes dois processos.
Fabrico de hastes de perfuração endurecidas com água
As hastes de perfuração endurecidas por água são exatamente o que parecem - hastes de perfuração endurecidas por imersão em água. Primeiro, o aço para ferramentas é aquecido até ficar com uma cor vermelha brilhante. Depois, é mergulhado numa piscina de água para arrefecer e endurecer.
Uma vareta de perfuração endurecida em água é pobre em teor de liga, o que a torna ideal para maquinagem, mas não suficientemente resistente para soldadura. As barras de perfuração endurecidas em água são mais adequadas para quem procura peças e ferramentas baratas e altamente maquináveis.
Fabrico de hastes de perfuração endurecidas em óleo
Um processo de fabrico de endurecimento em óleo implica que o aço que foi tratado termicamente seja mergulhado em óleo quente para arrefecer.
As varetas de perfuração endurecidas em óleo são mais ricas em liga, pelo que são adequadas para maquinagem e soldadura. No que respeita à sua dureza, as varetas endurecidas em óleo são muito mais elevadas na escala. Devido à sua dureza, são mais duráveis e resistentes a temperaturas extremas.
Qual é o comprimento de uma haste de perfuração?
O comprimento de uma haste de perfuração média é de 3 pés (36″) ou 12 pés (144″). Alguns fabricantes de hastes de perfuração concordam em cortar as hastes de 12 pés em duas hastes de 6 pés, que são mais fáceis de trabalhar e manipular.
No sistema métrico, uma vara de 36″ equivale a 91,44cm, e 144″ a 3,6 metros.
Quão direita é uma haste de perfuração?
Quando se trata da tolerância de retidão de uma haste de perfuração, podemos ver dois números diferentes, um em polegadas e outro em milímetros.
Para aço ferramenta recozido com 36, 72 ou 144 polegadas de comprimento, a tolerância é de +0/+0,125″, e a retidão deve ser de ±.005″ max T.I.R. por 12″.
As medidas em milímetros são as seguintes:
- Uma tolerância de -0,60/+2,60mm;
- Retilinearidade de ±.13mm max T.I.R. por 300mm;
Uma haste de perfuração pode ser soldada?
A resposta curta é sim - é possível soldar hastes de perfuração. No entanto, considere que o tratamento térmico do processo de soldadura irá temperar o aço para ferramentas e endurecê-lo. Com isto, o material tornar-se-á mais difícil de trabalhar e manipular.
Por isso, quando soldar varetas de perfuração, faça-o sempre tendo em mente as melhores práticas de soldadura para evitar resultar num material demasiado difícil de manusear.
Além disso, a maioria das barras de perfuração de endurecimento por óleo e por ar são adequadas para soldadura, enquanto o aço de endurecimento por água não o é. Tenha isto em mente quando preparar o processo de fabrico.
Qual é o tipo de aço de uma haste de perfuração?
Podemos utilizar vários tipos diferentes de aço para ferramentas para o fabrico de hastes de perfuração: W1, O1, A2, D2, S7, M2 e V44. Vamos ver para que é que cada um deles é melhor.
Aço para ferramentas W1
Tipo: Endurecimento por água
Decidimos falar primeiro do aço para ferramentas W1 devido ao facto de estas hastes de perfuração serem muito utilizadas e baratas. No entanto, o baixo preço vem acompanhado de uma diminuição da resistência deste material. O aço W1 tem menos teor de liga do que o aço endurecido ao ar ou a óleo. Menos liga significa que este material é perfeito para a maquinagem, mas não é suficientemente duro para a soldadura.
Tendo tudo isto em conta, recomendamos as varetas de perfuração W1 de endurecimento por água para aplicações sem necessidade de resistência e dureza extra.
Aço para ferramentas O1
Tipo: Endurecimento por óleo
O aço para ferramentas O1 tem uma dureza notável quando se considera o seu preço modesto. Os fabricantes utilizam frequentemente as hastes de perfuração O1 como um substituto superior das hastes de perfuração W1 em aplicações que requerem mais tenacidade e resistência ao desgaste.
Com todas as suas fantásticas propriedades, estas hastes de perfuração O1 têm uma óptima relação preço/valor. O maior teor de liga do aço de endurecimento por óleo torna-o uma alternativa muito melhor ao aço para ferramentas de endurecimento por água, como o W1.
Aço para ferramentas A2
Tipo: Endurecimento ao ar
As barras de perfuração A2 são endurecidas ao ar, o que resulta numa boa maquinabilidade e caraterísticas de soldadura. Os tipos de aço para ferramentas endurecidos ao ar adquirem a sua dureza através do simples arrefecimento em ar parado. Uma vez que estamos a falar de um aço de liga de crómio de qualidade superior, o aço para ferramentas A2 tem caraterísticas de endurecimento profundo, elevada resistência à compressão e excelente estabilidade após o endurecimento.
Em comparação com O1, A2 pode servir como um substituto mais sofisticado que proporciona mais força, resistência ao desgaste e estabilidade estrutural.
Aço para ferramentas D2
Tipo: Endurecimento ao ar
O aço para ferramentas D2 é um material único com elevado teor de carbono e crómio. Os níveis de crómio e carbono são mais elevados do que no aço A2, tornando-o mais durável e resistente ao desgaste.
Não é surpreendente que as barras de perfuração D2 estejam normalmente entre as mais caras que se podem encontrar. Devido à sua elevada resistência e longevidade, pode utilizar as barras de perfuração D2 para linhas de trefilagem e forjamento.
Aço para ferramentas S7
Tipo: Endurecimento ao ar
A haste de perfuração S7 tem um teor de carbono mais baixo do que outros tipos de aço, tornando-a incrivelmente resistente ao choque. É por isso que as hastes S7 são também conhecidas como hastes de perfuração super-choque.
Quando é tratado termicamente, o S7 obtém um elevado nível de dureza. Normalmente, utilizamos varetas de perfuração S7 para peças que devem resistir a choques de temperaturas extremamente baixas e altas.
Aço para ferramentas M2
Tipo: Tungsténio-Molibdénio, Alta Velocidade
A barra de perfuração M2 é a classe mais utilizada para o fabrico de ferramentas de corte e outras brocas. Como tal, o M2 é uma espécie de padrão de ouro para o aço rápido para ferramentas.
M2 apresenta uma excelente dureza e resistência ao desgaste. No passado, utilizávamos frequentemente o T1 para aplicações de alta velocidade. No entanto, devido às suas caraterísticas e propriedades superiores, o M2 substituiu o T1 numa escala maciça.
Aço para ferramentas V44 (H13)
Tipo: Arrefecimento por ar
O Viscount 44 é um sistema totalmente pré-aquecido Aço para ferramentas H13. O processo de pré-endurecimento do V44 torna-o muito adequado para matrizes de trabalho a quente. Ao utilizar o V44, podemos diminuir o perigo de distorção ou de alterações de tamanho durante os tratamentos térmicos.
As utilizações e aplicações mais comuns do V44 incluem ferramentas de extrusão, matrizes de forjamento, moldes de plástico e muitas ferramentas de trabalho a quente diferentes.
Qual é a dureza Rockwell de uma haste de perfuração?
A dureza Rockwell é uma escala baseada na dureza de indentação de diferentes materiais. Os diferentes valores têm códigos de letras/dígitos variáveis com base no seu nível de dureza.
Como já referimos anteriormente, fabricamos hastes de perfuração em aço para ferramentas recozido, que tem uma dureza Rockwell que varia entre 96Rb e 110Rb.
| Tipo de material | Diâmetro de precisão | Dureza Brinell | Dureza Rockwell |
| Aço para ferramentas | 0.000″ - 0.124″ | 341 | 110Rb |
| Aço para ferramentas | 0.125″ - 0.249″ | 275 | 104Rb |
| Aço para ferramentas | 0.250″ - 0.875″ | 241 | 101Rb |
| Aço para ferramentas | 0.876″ + | 207 | 96Rb |
(Uma tabela de dureza Rockwell da haste de perfuração)
Resumindo
Por último, mas não menos importante, gostaríamos de voltar à importância de as hastes de perfuração terem acabamentos de superfície lisos e sem quaisquer erros ou imperfeições. Além disso, certifique-se de que o aço para ferramentas que utiliza é de alta qualidade. Pode conseguir isso colaborando com um fabricante de maquinagem de qualidade e comunicando os seus pedidos.
Em suma, esperamos sinceramente ter conseguido explicar-lhe o que é uma haste de perfuração, como a produzimos e todas as suas diferentes utilizações. Escolher o tipo correto de aço para ferramentas de acordo com a aplicação da haste de perfuração é algo que tem de praticar. Com este guia sobre o fabrico de varetas de perfuração, pode tomar uma decisão informada.
