Le lavorazioni meccaniche hanno da sempre concentrato molta della loro qualità nella precisione, ovvero nel rispetto sempre più infinitesimale delle misure dei vari componenti. Tra le lavorazioni di precisione che oggi, rispetto al passato, è possibile eseguire troviamo quella della microforatura. Scopo della microforatura, come indica il nome stesso, è quello di realizzare fori di qualsiasi tipo di diametro e profondità.
Introduzione alla Lavorazione dei Microfori
Grazie al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia odierne, la tecnologia di lavorazione dei microfori è diventata una tecnologia fondamentale in molti settori industriali. Le apparecchiature miniaturizzate richiedono microfori più piccoli, più precisi e più veloci, rendendo essenziale il loro studio.
Classificazione della Lavorazione dei Microfori
Attualmente, il diametro del foro è solitamente inferiore a 0 ∙ 3 mm e viene chiamato microforo, il diametro del foro è solitamente inferiore a 0 ∙ 3 ~ 1 mm e viene chiamato piccolo foro. Questo documento esamina i metodi di lavorazione dei microfori e le loro applicazioni, tra cui la perforazione, stampigliatura, EDM, ECM, tecniche ultrasoniche, laser e a fascio. I ricercatori dividono i metodi di lavorazione dei microfori in lavorazioni meccaniche e lavorazioni speciali.
Microforo Lavorazione utilizza metodi di perforazione quali EDM, laser e ultrasuoni, scelti in base al materiale, alla precisione, alla rugosità e alle dimensioni del foro. La lavorazione meccanica è più economica e versatile; le lavorazioni speciali sono costose, quindi, quando idonea, la lavorazione meccanica resta preferibile.
Tabella 1: Principali Metodi di Lavorazione per Fori Microscopici
| Categoria Metodo | Metodi |
|---|---|
| Lavorazioni Meccaniche | Foratura di microvie, Punzonatura di piccoli fori |
| Lavorazioni Speciali | Elettroerosione (EDM), Ultrasuoni, Laser, Elettrolitica |
Lavorazioni Meccaniche per Microfori
Foratura di Microvie
La lavorazione tradizionale rimuove il materiale con un utensile per dare forma ai pezzi ed è ampiamente utilizzata. Nella lavorazione delle microvie viene solitamente utilizzata la foratura come metodo di lavorazione. La foratura garantisce un'elevata produttività, nessun limite di conduttività e una lavorazione precisa di piccoli fori. La lavorazione dei microfori si basa sulla foratura, ampiamente utilizzata nell'elettronica e negli strumenti di precisione.
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Tuttavia, la perforazione di piccoli fori presenta ancora i seguenti problemi:
- Man mano che il diametro della punta del trapano diminuisce, i produttori trovano sempre più difficile realizzarla.
- Diametri di punta più piccoli riducono la rigidità e la resistenza, aumentando il rischio di rottura dovuta a forze o vibrazioni.
- Lo spazio per i trucioli è ridotto, soprattutto nei fori profondi, il che rende difficile l'evacuazione dei trucioli e danneggia la punta.
- L'elevata temperatura della punta del trapano dovuta alla scarsa dissipazione del calore ne riduce la durata utile.
- La foratura profonda di piccoli fori richiede velocità superiori a 10,000 giri/min e un errore minimo del mandrino.
- La lavorazione di materiali ad elevata durezza è più difficile.
I problemi tecnici nella perforazione di piccoli fori possono essere migliorati tramite macchinari, tecnologia e utensili. I motori e i mandrini ad alta velocità Swiss Fisher e French Forest-line aumentano la velocità di perforazione di microfori fino a 180,000 giri/min. Nuovi mandrini e meccanismi di alimentazione consentono di realizzare microfori più piccoli ed efficienti. I cuscinetti magnetici e flottanti migliorano ulteriormente la precisione di rotazione del mandrino. Ad esempio, il mandrino di precisione prodotto da NSK in Giappone ha una precisione di rotazione di 2 μm. Alcuni utilizzano la pressione dinamica sul trapano per aumentare l'efficienza e la velocità della perforazione. Le bussole di perforazione, i fori guida e la foratura a gradini prevengono le rotture e migliorano la durata e la precisione. L'ottimizzazione della velocità di taglio, dell'avanzamento e del raffreddamento è un aspetto fondamentale della ricerca attuale. Gli utensili migliorano le micro-punte, consentendo diametri di 30 μm e profondità di 60 μm (Yoshitomo Electric). L'azienda produce anche una punta in metallo duro da 0∙2 mm con una profondità di lavorazione massima di 10d=2 mm.
Punzonatura di Piccoli Fori
Rispetto alla foratura, la punzonatura di piccoli fori è più adatta per realizzare un gran numero di piccoli fori sulla piastra. La punzonatura delle microvie è caratterizzata da elevata produttività.
Lavorazioni Speciali per Microfori
Elettroerosione (EDM)
La soluzione per realizzare la microforatura su qualsiasi tipo di materiale, anche quelli più duri e temprati, con un’elevatissima precisione e con qualsiasi diametro e profondità ha un solo nome: elettroerosione a filo. Per il taglio e l’asportazione di materiale da qualsiasi componente metallico l’elettroerosione a filo permette di non utilizzare veri e propri strumenti di taglio. Non c’è, quindi, una punta (come per esempio in un trapano) che penetra sulla superficie del pezzo, ma si utilizza un elettrodo a filo immerso in un fluido dialettrico. Tutto questo è possibile grazie alle proprietà delle scariche elettriche. Queste, infatti, hanno anche una capacità erosiva, ovvero che elimina una parte di materiale considerata in eccesso.
L’elettroerosione a filo per la microforatura avviene immergendo il pezzo metallico da lavorare all’interno di una vasca piena di un liquido detto dielettrico, nel quale è possibile che si verifichino delle scariche elettriche. Si utilizza poi un particolare filo, detto elettrodo, che è generalmente un filo di rame ricoperto di ottone, tramite il quale avvengono le scariche elettriche che consentono quel lavoro di precisione che, altrimenti, non sarebbe possibile con i tradizionali strumenti meccanici. Il liquido viene attivato con una carica negativa, mentre l’elettrodo con una positiva; la reazione è tale da permettere di operare su qualsiasi pezzo meccanico, anche quelli in materiali e leghe più dure, con estrema precisione, esattezza e qualità.
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L’elettroerosione a filo è una lavorazione altamente qualificata e indispensabile per le moderne lavorazioni perché, oltre ad assicurare la microforatura, offre notevoli vantaggi produttivi. L’azienda, infatti, integra nel proprio comparto tecnico i macchinari di ultima generazione, anche quelli dotati di tecnologia EDM per l’elettroerosione a filo. Tra i vantaggi della microforatura, oltre a quelli propriamente tecnici, sono da menzionare anche quelli relativi all’estrema versatilità e flessibilità e quelli legati alla rapidità d’esecuzione. Questo consente non solo di completare ordini in tempi rapidi, ma anche di realizzare qualsiasi tipo di lavorazione, anche quella più complessa.
La microforatura grazie all’elettroerosione a filo, infatti, permette di intervenire su qualsiasi componente metallico, di qualsiasi materiale, quindi utilizzabile in ogni settore, da quello dell’automotive a quello ingegneristico, passando per quelli della robotica, dell’aeronautica spaziale e di tutte quelle realtà industriali che necessitano di componenti di grande precisione, qualità e affidabilità. Sono stati sviluppati elettrodi automodellanti che migliorano la preparazione e consentono la lavorazione di fori sagomati. Takahata et al. in Giappone hanno utilizzato la tecnologia LIGA per produrre in serie elettrodi microfabbricati. Questa tecnologia consente l'elaborazione di matrici di elettrodi di rame da 20 μm e matrici di microfori da 30-32 μm. Alcuni aumentano la velocità dell'EDM di 10 volte utilizzando elettrodi rotanti cavi e fluido ad alta pressione, ottenendo rapporti di profondità superiori a 100.
I ricercatori combinano i metodi per creare tecniche di elaborazione più efficienti. Come la formazione della tecnologia EDM ultrasonica combinata con l'energia ultrasonica; HungSungLiu ha combinato l'EDM con la rettifica a vibrazione ad alta frequenza, riducendo la rugosità del foro da 2.12 μm a 0.85 μm. La tecnologia EDM a ultrasuoni migliora l'efficienza e la qualità nella lavorazione dei fori sagomati.
La ricerca su macchine EDM specializzate ha portato i paesi sviluppati ad applicare la tecnologia EDM microfine nell'industria e nel commercio. Aziende come Matsushita Seiki, Charmilles e McWilliams offrono prodotti maturi. Le apparecchiature di Matsushita Seiki sono in grado di elaborare stabilmente microfori da 5 μm. L'istituto cinese Harbin e l'università di Nanchino hanno sviluppato la micro-EDM; Harbin ha realizzato fori da 8 μm.
Elaborazione ad Ultrasuoni
La lavorazione a ultrasuoni utilizza uno strumento vibrante che colpisce la superficie del pezzo, frantumando gli abrasivi per alimentare e lavorare piccoli fori. Le seguenti caratteristiche descrivono la lavorazione ad ultrasuoni:
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- Adatto a materiali duri, fragili e non conduttivi come vetro, ceramica, quarzo, grafite, pietre preziose e diamanti.
- È possibile elaborare fori sagomati con una precisione di lavorazione di 1μm e una rugosità superficiale di Ra0 ∙ 03 ~ 0 ∙ 10μm.
- L'impatto abrasivo locale riduce al minimo la forza di taglio, il calore e lo stress, evitando deformazioni e danni.
- Diametro minimo del foro fino a 10μm, rapporto profondità/diametro di 10 ~ 20.
- La struttura della macchina è semplice ed economica.
Tra gli svantaggi, gli utensili micro-ultrasonici sono difficili da preparare e si usurano facilmente, compromettendo la precisione dei fori. Nella lavorazione di alcuni materiali metallici, la velocità di lavorazione è molto bassa. L'elaborazione microultrasonora presenta ampiezza, potenza e velocità inferiori rispetto agli ultrasuoni convenzionali. La lavorazione a ultrasuoni realizza con precisione piccoli fori in materiali non metallici duri e fragili come vetro, stampi diamantati e fori sagomati.
Combinando la lavorazione a ultrasuoni con altri metodi si creano nuove tecniche di lavorazione. Ad esempio, la tecnologia EDM a ultrasuoni introdotta in precedenza. La combinazione delle vibrazioni ultrasoniche con la perforazione di microfori rappresenta una promettente direzione di ricerca. Un altro obiettivo di sviluppo fondamentale è la ricerca su attrezzature efficienti e pratiche per la lavorazione a ultrasuoni. L'Università di Tokyo ha sviluppato microutensili che risolvono i problemi di serraggio e rotazione, consentendo fori in ceramica da 5 μm. La macchina ULTRASONIC di DMG eroga 48,000 impulsi/s, ottenendo una superficie Ra0.2 μm e una produttività 5 volte superiore. Il suo programma flessibile consente la lavorazione e la fresatura a ultrasuoni di materiali superduri come ceramica, vetro e carburo. L'Università di Aeronautica e Astronautica di Pechino ha sviluppato una macchina perforatrice a ultrasuoni per piccoli fori adatti alla produzione.
Elaborazione Laser
La perforazione laser si basa principalmente sull'ablazione fototermica e sull'ablazione fotochimica. L'ablazione fototermica utilizza un laser ad alta energia per riscaldare rapidamente il materiale, provocandone la fusione e l'evaporazione, con conseguente formazione di pori. L'ablazione fotochimica utilizza laser UV per rompere e rimuovere le molecole organiche, formando piccoli fori.
La lavorazione laser di piccoli fori è caratterizzata da:
- La durezza del materiale non influisce sulla punzonatura: la maggior parte dei materiali può essere punzonata rapidamente con zone termicamente alterate minime.
- L'elevata capacità di elaborazione consente di eseguire centinaia di fori al secondo e di eseguire operazioni automatizzate con facilità.
- I raggi laser focalizzati possono elaborare microfori più grandi di 1 μm con rapporti di profondità superiori a 50.
- Questo processo senza contatto è adatto a parti sottili, elastiche e difficili da raggiungere.
- Nessuna usura degli utensili, inquinamento dei materiali o rumore: è quindi ecologico.
Tuttavia, questi macchinari sono più costosi dei metodi EDM, ultrasuoni ed elettrolitici, e producono fori più ruvidi, meno rotondi e soggetti a svasature. La potenza di uscita e la messa a fuoco limitano l'elaborazione a piccoli fori in lamiere sottili. L'elevato costo delle apparecchiature di punzonatura laser ne limita l'applicazione.
Per risolvere i problemi legati alla lavorazione laser, molte aziende hanno sviluppato centri specializzati nella lavorazione laser. Il laser DMG DML offre una potenza di 10-20 kW, rugosità Ra1μm, asportazione di 25 mm³/min e pareti laterali verticali controllate otticamente. Questo centro di lavorazione laser può elaborare microfori con un diametro minimo di 5μm e una profondità fino a 20mm. I ricercatori ritengono che la lavorazione laser delle microvie sia una tecnologia in fase di maturazione e molto promettente. Paesi tecnologicamente avanzati come Stati Uniti, Giappone e Germania adottano sempre più la lavorazione laser dei microfori.
Elaborazione Elettrolitica
La lavorazione elettrolitica sfrutta la dissoluzione anodica elettrochimica per elaborare le dimensioni dei metalli. Nella lavorazione dei microfori il pezzo in lavorazione funge da anodo e il catodo è tubolare o a forma di asta, corrispondente alla sezione trasversale del foro. Ruotare il catodo a una certa velocità per migliorare la precisione della lavorazione durante la realizzazione di fori rotondi.
La lavorazione elettrolitica dei microfori è caratterizzata da quanto segue:
- Può elaborare qualsiasi materiale conduttivo, indipendentemente dalla resistenza, durezza, punto di fusione o proprietà termiche.
- Rispetto all'EDM, elevata produttività e basso valore di rugosità superficiale fino a Ra0∙2 ~ 0∙8μm.
- Nessuna sollecitazione residua e deformazione sulla superficie lavorata, nessuna sbavatura e nessuna frangia sull'orifizio.
Il Parquet: Cura, Pulizia e Disinfestazione
I pavimenti in parquet sono espressione di stile, calore e comfort abitativo. Sono uno dei pavimenti più popolari nelle case, negli uffici e negli edifici pubblici. Una pulizia regolare e, soprattutto, delicata è fondamentale per garantire che l'elegante superficie del parquet continui ad essere immacolata per gli anni a venire. Ma è proprio qui che sta la sfida: il legno reagisce in modo sensibile all'umidità e ai detergenti aggressivi.
Pulizia del Parquet con Micro Vapore Secco
La pulizia del parquet con il micro vapore secco offre una soluzione moderna e particolarmente delicata, un metodo che pulisce, disinfetta e protegge efficacemente le proprietà naturali del legno. Il micro vapore secco è un vapore particolarmente secco e altamente riscaldato che viene generato ad alta pressione. A differenza dei pulitori a vapore tradizionali, il vapore di apparecchi come quelli di Medeco Cleantec è composto solo da circa il 5% di acqua. La pressione è di circa 9 bar e la temperatura supera i 180 °C. Il vapore esce quasi asciutto e non lascia quasi nessuna traccia di umidità: un chiaro vantaggio per le superfici delicate come il parquet. Il termine "micro" indica la dimensione particolarmente fine delle particelle del vapore, in grado di penetrare nei pori e nelle fessure più piccole: l'ideale se vuoi pulire un pavimento in legno con un pulitore a vapore.
Quando si pulisce il parquet, è particolarmente importante non bagnarlo inutilmente. Il legno "lavora", si espande quando è umido e si contrae quando è asciutto. Se si usa troppa acqua, si rischia di subire danni come increspature, crepe o rigonfiamenti. Un pulitore a vapore micro dry, invece, fornisce la giusta quantità di umidità - la minima possibile. Rimuove lo sporco ostinato, i batteri e persino gli allergeni senza mettere a rischio il legno. L'aspetto particolarmente pratico è che le superfici possono essere calpestate di nuovo subito dopo la pulizia. Grazie al basso contenuto di acqua, l'umidità in eccesso non penetra nella struttura del legno. In questo modo il parquet rimane dimensionalmente stabile e protetto, indipendentemente dal fatto che si tratti di un pavimento a listoni, di un parquet oliato o di superfici in legno sigillate. Con temperature fino a 180 °C, batteri, virus e muffe vengono uccisi in modo affidabile, senza l'uso di detergenti. Questo metodo è ideale per chi soffre di allergie e per le famiglie con bambini o animali domestici. Poiché viene utilizzata solo acqua, non ci sono residui chimici nella stanza o nell'ambiente. La pulizia con un pulitore a vapore per pavimenti duri è quindi particolarmente sostenibile.
Grazie all'alta temperatura, anche lo sporco secco viene rimosso senza strofinare. Il pavimento si asciuga in pochi secondi, senza bisogno di pulire o ventilare. Il vapore sottile raggiunge anche le aree più difficili da raggiungere, le fughe o le superfici strutturate del parquet. Il pavimento non è solo pulito superficialmente, ma anche igienicamente. L'utilizzo di un pulitore a micro vapore a secco è semplice e sicuro. Muovi il pulitore a vapore lentamente sul parquet. Evita di soffermarti troppo a lungo in un punto. In questo modo si garantisce una pulizia uniforme del pavimento senza l'effetto concentrato del calore o dell'umidità. In linea di massima, quasi tutti i pavimenti in parquet sigillati possono essere trattati con una micro-pulitrice a vapore a secco. Anche i pavimenti oliati possono essere puliti se sono stati ben curati e regolarmente ri-oliati. In questo caso si consiglia un'impostazione bassa del vapore. La frequenza di pulizia dipende dall'utilizzo della stanza. La pulizia settimanale è consigliata nelle aree ad alto traffico come i corridoi o le cucine. Nelle camere da letto, spesso è sufficiente una pulizia mensile. L'importante è: meno è meglio. Poiché il vapore pulisce in modo così efficace, di solito è sufficiente una sola passata.
Anche se il micro vapore secco è estremamente delicato, il parquet beneficia di una cura regolare. Integra la pulizia a vapore con un'oliatura o una cura occasionale del legno per mantenere la superficie elastica e resistente. In questo modo il parquet rimarrà bello per molti anni. I micro pulitori a vapore a secco sono particolarmente adatti ai pavimenti in parquet più delicati. È importante utilizzare un accessorio adatto che scivoli delicatamente sul legno. È consigliabile utilizzare un'impostazione bassa del vapore e ridurre al minimo il contatto con il calore. In questo modo si preserva la superficie e lo strato protettivo. Evita di rimanere in un posto per troppo tempo. Usa un panno per pavimenti adatto, muovi l'apparecchio in modo uniforme e fai una prova in un'area poco visibile se le assi del pavimento sono sensibili. Sia i pavimenti a listoni che quelli in parquet possono essere puliti con una micro-pulitrice a vapore a secco, a patto che siano sigillati o ben oliati. Questo metodo è ideale per una pulizia profonda e igienica. La combinazione di alta temperatura, basso contenuto d'acqua e assenza di sostanze chimiche rende la micropulizia a vapore secco il metodo ideale per la manutenzione di pavimenti in parquet di alta qualità. Non solo pulisce in modo particolarmente accurato, ma protegge anche le delicate strutture del legno, senza l'uso di sostanze nocive o detergenti. Quindi, se cerchi una soluzione moderna, sostenibile e delicata per la pulizia del parquet, dovresti optare per un detergente di alta qualità con tecnologia a micro-vapore secco. L'investimento vale la pena: per un clima interno sano, per pavimenti puliti e brillanti e per il mantenimento del valore a lungo termine dei tuoi pavimenti in parquet.
POLTI Moppy - Come pulire il parquet e le superfici delicate
Disinfestazione del Parquet con Microonde
Il trattamento di disinfestazione tarli a microonde rappresenta oggi una delle tecnologie più efficaci, sicure ed ecologiche per eliminare completamente tarli, larve e uova all’interno di strutture lignee come travi, parquet, arredi e componenti strutturali. Il trattamento di disinfestazione tarli microonde (antitarlo naturale) con doppio generatore di microonde a campana, viene utilizzato di frequente per intervenire in modo localizzato e approfondito, nelle parti del legno dove altri sistemi non funzionano, come ad esempio le travi in legno, il parquet. Il trattamento con il doppio generatore di microonde, rappresenta l’evoluzione dei generatori a singola campana, garantendo una disinfestazione dei tarli da travi e parquet di sicuro successo. Le microonde rappresentano la tecnologia più performante nella disinfestazione di tarli del legno. I tarli, come anche i loro acari, conosciuti come acari del tarlo, vivono e si nutrono nelle profondità della fibra compatta del legno. È una metodologia che utilizza energia elettromagnetica per eliminare tarli e insetti xilofagi in profondità nel legno senza l’uso di pesticidi o sostanze chimiche dannose. Infatti, le microonde sono impiegate da molti anni nell’industria alimentare e persino a livello casalingo, come nei comuni forni a microonde.
Grazie alla precisione della tecnologia e al controllo professionale della temperatura, il legno mantiene la sua struttura ed estetica originale. Per questo motivo, il legno della casa - travi, solai, scale e arredi - deve essere scaldato lentamente e con attenzione. Assolutamente sì: il trattamento è privo di residui tossici ed è eseguito in sicurezza da professionisti certificati. Inoltre, i nostri tecnici specialisti monitorano costantemente la macchina a microonde per garantire la sicurezza dell’intervento. Il vapore viene applicato dall’esterno e non penetra in profondità nel legno, quindi non raggiunge le larve e le uova dentro le gallerie dei tarli. Infatti, le microonde riscaldano direttamente le molecole d’acqua presenti nei tarli e nel legno, arrivando ai punti più profondi in modo controllato. I trattamenti chimici superficiali (insetticidi, gel, spray) spesso hanno scarso potere penetrante, poiché il legno è un materiale poco permeabile ai liquidi. Questo significa che molte larve nel cuore del legno sfuggono al contatto con il prodotto, lasciando infestazioni attive. Le microonde agiscono dall’interno verso l’esterno, riscaldando direttamente le molecole d’acqua nei tarli e nel legno fino alla temperatura letale richiesta per uccidere uova, larve e adulti.
Microfori su Parquet per Scollo: Una Panoramica delle Applicazioni
Le tecnologie di microforatura sono strumenti estremamente avanzati per la creazione di fori di precisione in una vasta gamma di materiali, come dettagliato nelle sezioni precedenti. Queste tecniche, che includono la foratura meccanica, l'elettroerosione, l'elaborazione ad ultrasuoni e laser, sono impiegate principalmente in settori industriali che richiedono componenti di alta qualità e tolleranze minime. Parallelamente, la cura del parquet beneficia di metodi specifici come la pulizia con micro vapore secco e la disinfestazione con microonde, che affrontano problematiche legate all'igiene e alla conservazione del legno. Tuttavia, sulla base dei materiali forniti, non viene descritto alcun metodo specifico che utilizzi i microfori sul parquet allo scopo di scollarlo o rimuoverlo. Le applicazioni dei microfori sono presentate in contesti di precisione industriale e non in relazione diretta allo scollamento di pavimenti.