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Heißschmelzbohren
1. Heißschmelzbohrprozess
Die spanlose Hochtemperatur-Umform- und Reibungs-Heißschmelzbohrtechnologie, auch Hot-Melt-Bohrtechnologie genannt, ist eine neuartige Methode zum Bohren dünner Platten. Es nutzt das physikalische Grundprinzip der Reibungswärmeerzeugung zum Bohren von Löchern mit Vorsprüngen in platten- oder rohrförmigen Metallwerkstücken, die in einem Arbeitsgang und ohne Bohrspäne geformt werden. Dieses Verfahren ersetzt das Schweißen (Nieten) von Muttern an dünnwandigen Werkstücken vollständig.
2. Entwicklungsgeschichte der Hotmelt-Bohrtechnologie
Bereits 1923 versuchte der Franzose Herr VALLIERE, ein Werkzeug zum Schmelzbohren von Metallblechen zu entwickeln, das das Prinzip der Reibungswärmeerzeugung nutzte.
Nach Jahren des Experimentierens war es technisch erfolgreich, in praktischen industriellen Anwendungen jedoch nicht umsetzbar. Der Grund ist, dass:
A. Hochfestes Hartmetall ist noch nicht auf den Markt gekommen;
B. Die korrekte Geometrie des Bohrers ist nicht bekannt;
C. Die Diamantschleifscheibe ist noch nicht herausgekommen;
D. Es gibt keine maschinelle Ausrüstung, die in der Lage wäre, komplexe Sonderformen herzustellen.
Es dauerte 60 Jahre, bis die oben genannten Probleme gelöst waren und Heißschmelzbohrer erfolgreich kommerzialisiert wurden.
3. Das Funktionsprinzip des Heißschmelzbohrprozesses
Ein Schmelzbohrer ist ein Werkzeug aus einer speziellen verschleißfesten und hochtemperaturbeständigen Hartmetalllegierung aus Wolframkarbid (daher wird er auch als Schmelzbohrer aus Wolframstahl oder Hartmetall-Schmelzbohrer bezeichnet).
Wenn der mit hoher Geschwindigkeit rotierende Bohrer die Oberfläche des Werkstücks berührt und einen axialen Druck nach unten ausübt, reibt der Kopf des Heißschmelzbohrers am Metall und erzeugt eine hohe Temperatur von 650 bis 750 Grad, wodurch das Metall eindringt Die Umgebung des Schmelzbohrers erweicht schnell.
Während der Schmelzbohrer extrudiert und eindringt, wird das erweichte Metallteil zu einer Metallfront (Nabe) mit der drei- bis vierfachen ursprünglichen Dicke gedehnt. Der gesamte Vorgang dauert nur 2-6 Sekunden.
Dieser Vorsprung kann zum Strangpressen und Gewindeformen verwendet werden, was den Verbindungseffekt verstärken kann, und kann auch zur Lagerunterstützung, Gabelverbindung usw. verwendet werden.
Da der gesamte Prozess des Heißschmelzbohrens eine spanfreie Bearbeitung ist, kann das verarbeitete Gewinde einer hohen Zug- und Torsionskraft standhalten, was den vorherigen Prozess des Bohrens nach dem Schweißen oder den Prozess des Pressens von Nietmuttern vollständig ersetzen kann.
4. Schmelzbohrprozess:
Der Heißschmelzbohrer berührt das Material gerade noch, wird positioniert und drückt dann mit hoher axialer Kraft und Geschwindigkeit gegen das Material.
Der ausgeübte Druck und die Geschwindigkeit erzeugen Reibungswärme von etwa 600 Grad, die das Material plastifiziert und formt. Schmelzbohrer durchdringen Materialien in Sekundenschnelle.
Der Heißschmelzbohrer drückt das Metall horizontal und vertikal zusammen, wodurch das Material nach unten bewegt wird und eine Buchse entsteht. Wenn der Heißschmelzbohrer in das Metall eindringt, wird der Vorschubdruck allmählich verringert und die Vorschubgeschwindigkeit allmählich erhöht.
Durch den Heißschmelzbohrprozess ist nun eine Buchse entstanden. Das Material wird entgegen der Vorschubrichtung extrudiert und bildet einen runden Tisch, der zum Abdichten verwendet werden kann. Dieser Rundtisch kann im selben Arbeitsgang entfernt werden, indem ein Flachbohrer mit einer Schneide an der Position des Bohrbandes verwendet wird.
Extrusionsgewindebohrer können sofort zum spanfreien Gewindeschneiden der resultierenden Buchse verwendet werden. Kaltfließpressen erhöht die Materialhärte.
Fazit: Hotmelt-Bohrer halten hohen Belastungen und Torsionsverbindungen stand. Das Bohren von Löchern und das anschließende Niedernieten oder Anschweißen von Muttern ist nicht erforderlich.
5. Vor- und Nachteile des Schmelzbohrens
Vorteile von Hotmelt-Bohrern:
A. Die Höhe des runden Tisches beträgt mehr als das Dreifache der Dicke des Rohmaterials und kann sehr großen Drehmomenten und Spannungen standhalten.
B. Hohe Präzision und hohe Festigkeit, die gebohrten Löcher sind hochpräzise.
C. Sauber und umweltfreundlich, bei der Verarbeitung entstehen keine oder nur sehr wenige Späne.
D. Schnell und effizient, die Verarbeitungszeit beträgt nur 2 bis 6 Sekunden.
e. Die Palette der anwendbaren Materialien ist sehr breit und eignet sich für Eisen, Weichstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Titan, magnetische Materialien, Speziallegierungen und die meisten Metallmaterialien (außer Zinn oder Zink).
F. Kann teure Prozesse wie Schweißen und Nieten von Muttern ersetzen.
G. Verbessern Sie Ihre Produktqualität erheblich, sparen Sie Bearbeitungszeit und senken Sie Ihre Kosten.
Nachteile von Schmelzbohrern:
A. Der Schmelzbohrer ist nur für die Bearbeitung dünnwandiger Rohrverbindungsstücke geeignet und die maximale Materialstärke des Bohrlochs darf 12,5 mm nicht überschreiten.
B. Es muss Platz für die Fließrichtung des plastischen Heißschmelz-Verformungsmaterials vorhanden sein.
C. Das zu verarbeitende Material muss hohen Temperaturen standhalten.
D. Gespritzte und beschichtete Materialien sind für Hotmelt-Bohrverfahren nicht geeignet.
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