miniatura|Perforació de titani La perforació és un procés de tall que utilitza una broca per fer un forat de secció transversal circular en materials sòlids. La broca sol ser una eina de tall rotativa, sovint multipunt. La broca es pressiona contra la peça de treball i es gira a velocitats de centenars a milers de revolucions per minut. Això força el tall contra la peça de treball, tallant encenalls (encenalls) del forat mentre es perfora.
En la perforació de roques, el forat no es fa normalment mitjançant un moviment de tall circular, tot i que la broca normalment gira. En lloc d'això, el forat es fa generalment col·locant una broca al forat amb moviments curts repetits ràpidament. L'acció de martell es pot dur a terme des de fora del forat (trepant de martell superior) o dins del forat (trepant de fons del forat, DTH). Els trepants utilitzats per a la perforació horitzontal s'anomenen broques de deriva.
En casos rars, s'utilitzen bits amb forma especial per tallar forats de secció transversal no circular; com una secció transversal quadrada.Wolfram (mathematical software) website: Drilling a square hole
Els forats perforats es caracteritzen per la seva vora afilada al costat d'entrada i la presència de rebaves al costat de sortida (tret que s'hagin eliminat). A més, l'interior del forat sol tenir marques d'alimentació helicoidal.
La perforació pot afectar les propietats mecàniques de la peça creant tensions residuals baixes al voltant de l'obertura del forat i una capa molt fina de material molt tensat i alterat a la superfície acabada de formar. Això fa que la peça de treball sigui més susceptible a la corrosió i la propagació d'esquerdes a la superfície tensada. Es pot fer una operació d'acabat per evitar aquestes condicions perjudicials.
Per a les broques estriades, qualsevol encenall s'elimina mitjançant les flautes. Els xips poden formar espirals llargues o petites escates, depenent del material i dels paràmetres del procés. El tipus d'encenalls formats poden ser un indicador de la mecanització del material, amb encenalls llargs que suggereixen una bona mecanització del material.
Quan sigui possible, els forats s'han de situar perpendicularment a la superfície de la peça. Això minimitza la tendència de la broca a "caminar", és a dir, a desviar -se de la línia central prevista del forat, fent que el forat estigui fora de lloc. Com més gran sigui la relació longitud-diàmetre de la broca, més tendència a caminar. La tendència a caminar també es veu anticipada de diverses altres maneres, que inclouen:
Procés Els forats foradats es caracteritzen per la vora afilada al costat d'entrada i per la presència de rebaves al costat de sortida (llevat que s'hagin eliminat). A més, l'interior del forat sol tenir marques d'avenç helicoidal.
La perforació pot afectar les propietats mecàniques de la peça creant baixes tensions residuals al voltant de l'obertura de l'orifici i una capa molt fina de material altament pertorbat a la superfície acabada de formar. Això fa que la peça sigui més susceptible a la corrosió i a la propagació d'esquerdes a la superfície estressada. Es pot fer una operació d'acabat per evitar aquestes condicions perjudicials.
A les broques acanalades, els encenalls s'eliminen a través de les flautes. Els encenalls poden formar espirals llargues o petites escates, depenent del material i dels paràmetres del procés. El tipus d'encenalls formats pot ser un indicador de la maquinabilitat del material, amb encenalls llargs que suggereixen una bona maquinabilitat del material.
En la mesura que sigui possible, els forats perforats s'han de situar perpendicularment a la superfície de la peça. Això minimitza la tendència de la broca a “desplaçar-se”, és a dir, a desviar-se de la línia central de la perforació, provocant que el forat es desviï. Com més gran sigui la relació longitud/diàmetre de la broca, més gran serà la tendència a desplaçar-se. La tendència a desplaçar-se també es preveu de diverses altres maneres, que inclouen:
Establint una marca o característica de centrat abans de perforar, com per exemple: Fundició, emmotllament, o forjat una marca a la peça de treball. Punxonat central Trepant puntual, (és a dir, trepant central) Revestiment puntual, que és la mecanització d'una zona determinada en una peça de fosa o forja per establir una cara localitzada amb precisió en una superfície que altrament seria aspra. Limitant la posició de la broca mitjançant una plantilla de perforació amb casquet de perforació.
L'acabat superficial produït pel foradat pot oscil·lar entre 32 i 500 micropolzades. Els talls d'acabat generaran superfícies properes a les 32 micropolzades i els de desbast estaran prop de les 500 micropolzades.
Normalment s'utilitza fluid de tall per refrigerar la broca, augmentar la vida útil de l'eina, incrementar les velocitats i avenços, augmentar l'acabat superficial i ajudar a expulsar els encenalls. L'aplicació d'aquests fluids se sol fer inundant la peça amb refrigerant i lubricant o aplicant una boira de polvorització.
A l'hora de decidir quina broca/es utilitzar, és important tenir en compte la tasca que es farà i avaluar quina broca seria la més adequada per dur-la a terme. Hi ha una varietat d'estils de trepant que cadascú serveix per a un propòsit diferent. El trepant de subterra és capaç de perforar més d'un diàmetre. La broca de pala s'utilitza per perforar orificis més grans. La broca indexable és útil per gestionar els encenalls.
Perforació puntual El propòsit del foradat puntual és perforar un forat que servirà de guia per a la perforació del forat final. L'orifici només es perfora parcialment a la peça perquè només s'utilitza per guiar l'inici del següent procés de perforació.
Perforació central La broca de centre és una eina de dues estries que consisteix en una broca helicoidal amb un avellanat de 60°; s'utilitza per foradar forats centrals avellanats en una peça de treball que es muntarà entre centres per a tornejament o rectificat.
Perforació de forats profunds miniatura|Forat de diversos metres de llarg, perforat en granit. El trepatge de forats profunds es defineix com la perforació d'un forat de profunditat superior a deu vegades el diàmetre del forat. Aquest tipus de forats requereix un equip especial per mantenir la rectitud i les toleràncies. Altres consideracions són la rodonesa i l'acabat superficial.
El foradat de forats profunds es pot aconseguir generalment amb uns pocs mètodes d'utillatge, normalment foradat amb pistola o foradat BTA. Aquests es diferencien pel mètode d'entrada de refrigerant (intern o extern) i el mètode d'eliminació de la ferritja (intern o extern). L'ús de mètodes com l'eina giratòria i la peça de treball contrarotant són tècniques comunes per assolir les toleràncies de rectitud requerides. Entre els mètodes d'utillatge secundaris es troben el trepanat, el desbarbat i el brunyit, el trepatge per tracció o el trepatge en ampolla. Finalment, hi ha un nou tipus de tecnologia de perforació per fer front a aquest problema: la perforació per vibració. Aquesta tecnologia trenca els encenalls mitjançant una petita vibració axial controlada de la broca. Els petits encenalls són eliminades fàcilment per les ranures de la broca.
S'utilitza un sistema de supervisió d'alta tecnologia per controlar la força, el parell, les vibracions i l'emissió acústica. La vibració es considera un defecte important en la perforació de forats profunds que sovint pot provocar el trencament de la broca. Se sol utilitzar un refrigerant especial per ajudar en aquest tipus de perforació.
Perforació amb pistola El trepant de pistola es va desenvolupar originalment per perforar els canons de les armes i s'utilitza comunament per perforar forats profunds de menor diàmetre. La relació profunditat-diàmetre pot ser fins i tot superior a 300:1. La característica principal del trepant de canó és que les broques són autocentrants; això és el que permet fer forats tan profunds i precisos. Les broques utilitzen un moviment rotatori semblant al d'una broca helicoidal; no obstant això, les broques estan dissenyades amb coixinets de suport que llisquen per la superfície del forat mantenint la broca centrada. El trepat amb pistola sol fer-se a altes velocitats i amb baixes taxes d'avenç.
Trepanat miniatura|Forat enfilat en acerEl forat enfilat en placa d'acer, amb el tap retirat i l'eina que el va tallar; en aquest cas el portaeines està muntada en un capçal de torn mentre que la peça està muntada al carro lliscant. El trepanat s'utilitza comunament per crear forats de major diàmetre (fins a 915 mm) on una broca estàndard no és factible o econòmica. El trepanat extreu el diàmetre desitjat tallant un disc sòlid similar al funcionament d'un compàs de dibuix. El trepanat es realitza en productes plans com xapa, granit (pedra arrissada), plaques o elements estructurals com bigues en I. El trepanat també pot ser útil per fer ranures per inserir segells, com les juntes tòriques.
Microperforació El microperforat es refereix a la perforació de forats inferiors a 0,5 mm. El foradat de forats d'aquest petit diàmetre presenta més problemes, ja que no es poden utilitzar broques alimentades amb refrigerant i calen altes velocitats de claveguera. Les altes velocitats dels fusos que superen les 10.000 RPM també requereixen l'ús de portaeines equilibrats.
Perforació per vibració miniatura|Fitxes de titani - trepat convencional vs trepat per vibració. miniatura|Perforació per vibració d'una pila multimaterial d'alumini-CFRP amb tecnologia MITIS. Els primers estudis sobre el trepat per vibració van començar als anys 50 (Pr. V.N. Poduraev, Universitat Bauman de Moscou). El principi principal consisteix a generar vibracions o oscil·lacions axials, a més del moviment d'avanç de la broca, perquè les llimadures es trenquin i s'eliminin fàcilment de la zona de tall.
Hi ha dues tecnologies principals de trepatge per vibració: els sistemes de vibració autònoma i els sistemes de vibració forçada. La majoria de les tecnologies de perforació per vibració encara estan en fase de recerca. En el cas de la perforació per vibració automantinguda, s'utilitza la freqüència pròpia de l'eina per fer-la vibrar de forma natural durant el tall; les vibracions són automantingudes per un sistema de massa-moll inclòs al portaeines. Altres treballs utilitzen un sistema piezoelèctric per generar i controlar les vibracions. Aquests sistemes permeten altes freqüències de vibració (fins a 2 kHz) per a una magnitud petita (uns pocs micròmetres); són especialment adequats per perforar petits forats. Finalment, les vibracions poden ser generades per sistemes mecànics: la freqüència és causada per la combinació de la velocitat de rotació i el nombre d'oscil·lacions per rotació (unes quantes oscil·lacions per rotació), amb una magnitud d'aproximadament 0,1 mm.
Aquesta darrera tecnologia és totalment industrial (exemple: tecnologia SineHoling® de MITIS). El trepatge per vibració és la solució preferida en situacions com el trepatge de forats profunds, el trepatge de piles de materials múltiples (aeronàutica) i el trepatge en sec (sense lubricació). En general, proporciona més fiabilitat i més control de l'operació de perforació.
Interpolació de cercles miniatura|El principi de perforació orbital El cercle interpolant, també conegut com a foradat orbital, és un procés de creació de forats mitjançant l'ús de màquines de tall.
El trepat orbital es basa en la rotació d'una eina de tall al voltant del seu propi eix i simultàniament al voltant d'un eix central que està desplaçat de l'eix de l'eina de tall. L'eina de tall es pot moure simultàniament en una direcció axial per perforar o mecanitzar un forat, i/o combinar-se amb un moviment lateral arbitrari per mecanitzar una obertura o cavitat.