A perfuração de furos profundos exige controle preciso do líquido refrigerante

A refrigeração é tão crítica para o processo de furação profunda que os atuais sistemas de furação profunda de última geração a controlam da mesma forma que controlariam o fuso ou os eixos de uma máquina. O gerenciamento cuidadoso da pressão, filtração, temperatura e vazão do refrigerante é fundamental para otimizar os processos de perfuração profunda. Isso requer capacidade de controle baseada em fluxo programável e infinitamente variável, integrada na própria máquina de perfuração profunda. O resultado é um sistema com a capacidade de ajuste necessária para garantir que nunca haja mais pressão no sistema de refrigeração do que a necessária para um escoamento eficaz dos cavacos e uma furação precisa.

Por muitos anos, o sistema de refrigeração mais avançado além dos tipos de inundação foram os sistemas de refrigeração através do fuso/através da ferramenta. Então, o advento dos sistemas de refrigeração de alta pressão operando a mais de 1.000 psi mudou o cenário da tecnologia de refrigeração com resfriamento de ferramentas especialmente eficaz, bem como evacuação eficiente de cavacos para a maioria das operações de usinagem convencionais. As aplicações de perfuração, principalmente aquelas que utilizam brocas helicoidais, foram um dos principais impulsionadores do desenvolvimento de sistemas de refrigeração de alta pressão, em particular aplicações de perfuração de furos profundos, onde as relações profundidade-diâmetro são normalmente de 10:1 e superiores.

No entanto, à medida que as pressões do líquido refrigerante aumentam, também aumenta a necessidade de filtragem adequada e controle de temperatura. Ao considerar sistemas com mais de 1.000 psi, é necessária uma filtragem de 20 a 50 níveis para evitar falhas nas bombas e, na maioria dos casos, os sistemas de refrigeração de alta pressão exigirão um resfriador para regular a temperatura do líquido refrigerante. Embora a maioria das oficinas pare com esses sistemas, mesmo para aplicações de perfuração exigentes, a filtragem e o líquido refrigerante por si só não conseguem resolver uma das variáveis ​​mais importantes no uso do líquido refrigerante de alta pressão, que é a vazão.

As oficinas muitas vezes não têm ideia de quanto líquido refrigerante seu sistema fornece ou deveria fornecer. Os sistemas típicos de refrigeração por inundação, por exemplo, fornecem taxas de fluxo de cerca de 10 gpm a cerca de 40 gpm, dependendo do sistema. No entanto, volumes muito maiores são necessários para evacuar cavacos em operações de perfuração à medida que os furos se tornam maiores em diâmetro e/ou mais profundos. Ao usar brocas canhão maiores ou ferramentas BTA, por exemplo, o fluxo de refrigerante necessário pode variar de 50 gpm a mais de 75 a 350 gpm para diâmetros de furo tão grandes quanto 10 a 12" (25,4 a 30,5 cm). Por outro lado, taxas de fluxo para furos pequenos furos profundos com diâmetro de 0,040" (1,016 mm) podem precisar ter apenas 2 gpm, mas com níveis de pressão muito mais altos. Um furo de 0,040" (1,016 mm) de diâmetro, por exemplo, pode exigir pressão de refrigerante tão alta quanto 3.000 psi.

Como há um fator exponencial envolvido, quando o diâmetro do furo aumenta ligeiramente, a remoção de área/metal aumenta significativamente. Considere a diferença entre um furo de 1" (25,4 mm) de diâmetro e um furo de 1,5" (38,1 mm) de diâmetro - um aumento de 50% no diâmetro. A área resultante equivale a 0,79 in3 (12,95 cm3) para o furo de 1" versus 1,77 in3 (29,01 cm3) para o furo de 1,5", um aumento de 100%. Dobrar o diâmetro do furo de 1 para 2" equivale a quatro vezes mais área e quatro vezes mais material para evacuar do furo. Em outras palavras, as oficinas devem assumir que mesmo um ligeiro aumento no diâmetro do furo garantirá uma mudança nos parâmetros do refrigerante .

Apesar disso, a maioria dos sistemas de refrigeração oferece muito pouca flexibilidade. Os sistemas de refrigeração de inundação, por exemplo, não têm nenhuma flexibilidade – a refrigeração está ligada ou desligada. Os sistemas de refrigeração através do fuso podem incluir configurações de alívio ou códigos M que fornecem configurações de baixa, média e alta pressão, mas estes são insuficientes para oficinas que precisam de fornecimento de refrigeração verdadeiramente otimizado.

Entre no controle do refrigerante com variabilidade infinita. Essa tecnologia permite que as oficinas iniciem um furo a talvez 400 psi e, à medida que a perfuração avança mais profundamente, aumentem para qualquer nível necessário para manter a taxa de fluxo para evacuar os cavacos de maneira eficaz. No entanto, este é um processo difícil de discar manualmente. Se a vazão for muito baixa, cavacos permanecerão no furo e poderão quebrar a broca. Muito fluxo pode criar pressão excessiva, o que, por sua vez, gera forças indesejadas que podem prejudicar a precisão da perfuração.