La foratura a freddo è una tecnica comune utilizzata nella lavorazione dei metalli. Impiegata mediate utensili fissi, detti trapani a colonna o mediante utensili manuali comunemente definiti trapani; In entrambi i casi attraverso la pressione del’utensile o dell’operatore, viene effettuato un foro sul profilato impiegato mediante l’impiego di utensili rotanti, come ad esempio le punte elicoidali, gli alesatori, i lamatori, i maschi e le filiere.

Le diverse tipologie disponibili sono le seguenti :

A colonna

Il trapano a colonna è composto da un basamento sul quale è fissata una colonna; su questa è applicato il piano di lavoro, ovvero una tavola in ghisa dove si fissano i pezzi da lavorare. Sul piano è possibile fissare una morsa; esso può scorrere in senso verticale e ruotare. Il meccanismo di azionamento può essere a cremagliera o idraulico. Le versioni piccole si posizionano su un tavolo da lavoro, mentre quelle grandi hanno il basamento che poggia a terra. All’estremità superiore della colonna vi è la testata del trapano, dove sono collocate tutte le parti meccaniche in movimento. Vi è il gruppo cambio velocità, che può essere a cinghie o ad ingranaggi; solitamente la trasmissione a cinghia è utilizzata per trapani con avanzamento manuale oppure con punte di diametro inferiore a 30 mm, mentre la trasmissione ad ingranaggi si utilizza solitamente su trapani con avanzamento automatico, oppure là dove le punte superano il diametro di 30 mm (questo perché la trasmissione a cinghia sfrutta principalmente una forma di attrito volvente e tende a “slittare” se sottoposta a carichi molto alti). Un motore elettrico genera la forza motrice trasmessa tramite cinghia o ingranaggi al mandrino, cioè l’albero rotante sul quale si fissano gli utensili. Il mandrino si muove verticalmente ed è collegato ad un timone, che mosso dall’operatore in senso circolare permette all’utensile di alzarsi o abbassarsi.

A percussione

Molti trapani portatili dispongono della funzione di percussione, praticamente indispensabile per forare pietra e cemento: utilizzando punte elicoidali specifiche, attivando questa funzione, il mandrino aggiunge al moto rotatorio un rapido moto battente, assiale alla punta, comportandosi come un martello avente una massa equivalente a quella del trapano. Sono disponibili mandrini autoserranti di precisione, sostitutivi di quelli in dotazione, molto comodi nell’uso, per una maggiore forza di serraggio della punta senza bisogno di chiave; con questi, però, è bene evitare la funzione percussione, che porterebbe ad una prematura usura del mandrino. Un accorgimento da adottare con i mandrini a chiave, e in particolare con punte di grande diametro, consiste nell’effettuare il serraggio su tutti e tre i punti di innesto della chiave. Data la loro bassa forza di serraggio, la punta tende a ruotare facilmente tra le ganasce del mandrino. Avendo queste la superficie cementata o temperata, ovvero estremamente dura, il codolo della punta, se questa è di bassa qualità, subirebbe una tornitura, rovinandone la superficie. Questo fenomeno non avviene nelle punte di elevata qualità, costituite interamente in acciaio super rapido; in questo caso il codolo resiste all’abrasione delle ganasce. L’unica conseguenza della rotazione fra queste è il cambio di colore del codolo, dovuto all’elevata temperatura raggiunta per attrito.

Per lavori impegnativi, sia di bricolage che professionali, sono disponibili tipi di trapani portatili adatti a perforare cemento armato e pietra. Per la posa in opera di tasselli metallici in strutture in cemento armato, solitamente si impiega un trapano definito tassellatore. Per realizzare fori di grosso diametro nel cemento armato, come nel caso in cui si debba far passare tubi dell’acqua attraverso una parete portante, è preferibile utilizzare un attrezzo definito “demolitore”; la tecnologia di questo attrezzo consiste in due funzioni distinte selezionabili sul momento: scalpello demolitore o trapano a percussione, l’efficienza dell’attrezzo, ovvero la rapidità di perforazione, conseguenza della forza battente, è riportata nelle specifiche dichiarate dal costruttore, espressa in Joule. Questi tipi di trapani adottano punte a forare conformate diversamente dalle normali, sia nel codolo di innesto che nella forma e angolazione nel tagliente, il quale può essere a inserti multipli, pertanto non compatibili con quelle del trapano normale. Gli standard più diffusi sono due, “SDS plus” per inserti destinati a lavorazioni di medio impegno e “SDS max” per inserti destinati a lavorazioni più impegnative, i mandrini e gli inserti sono ovviamente incompatibili tra di loro, l’uso del tagliente multiplo rispetto alla classica piastrina a doppio tagliente conferisce al foro eseguito una cilindricità più uniforme. Per praticare fori di diametro ancora maggiore, viene usato un attrezzo chiamato carotatrice, impiegato esclusivamente in ambito professionale, il quale adotta come elementi da taglio, utensili cilindrici disponibili in vari diametri e lunghezze, chiamati foretti o corone dentate.

Modelli portatili

Sono versioni maneggevoli, dotati di un motore azionato dalla corrente di linea o da batterie autonome.

I primi, con potenze che variano da poche centinaia di watt a oltre 2 kilowatt, sono adatti per forature impegnative su metallo, pietra e cemento. Sono disponibili versioni con velocità di lavoro variabile, caratteristica quasi indispensabile nei casi in cui si preveda un uso generico dell’attrezzo. Due esempi sull’uso della velocità minima e massima: la foratura dell’acciaio inossidabile, data l’estrema tenacità di questa lega, obbliga a mantenere lento l’avanzamento del tagliente della punta, perché anche se questa è in HSS (acciaio super rapido) al cobalto e la zona del taglio viene lubrificata con olio, il valore dell’attrito è tale che velocità elevate portano facilmente alla fusione della punta; all’estremo opposto, vi è la foratura del legno, in cui maggiore è la velocità di rotazione della punta, minore è il rischio di scheggiature sul bordo del foro. Per l’uso hobbistico sono disponibili supporti da banco, adatti a permetterne l’uso come fossero trapani a colonna: i più economici adottano il sistema a leva, mentre i supporti a cremagliera, più precisi e agevoli nell’uso, sono più costosi. Le parti principali da cui è costituito un trapano portatile sono: l’involucro esterno detta carcassa, un motore formato da un indotto o rotore e uno statore, un interruttore, una parte meccanica formata dagli ingranaggi ed un mandrino.

I trapani a batteria, meno potenti, hanno il vantaggio di non aver bisogno di una presa elettrica per funzionare. Dispongono di una batteria a sostituzione rapida che, in base alla capacità di accumulo, permette di lavorare per un certo tempo. A carica esaurita la batteria va sostituita con una carica, e le batterie sono solitamente ricaricabili tramite un apposito alimentatore fornito in dotazione al trapano. Un dato indiretto per valutare la potenza e la durata di lavoro della batteria è il suo valore di tensione, che può variare tra 9, 12, 18 e 24 V. Un elevato valore di tensione fornisce maggiore potenza e permette di lavorare più a lungo prima di dover sostituire la fonte di energia. Non sviluppando forze molto grandi, dispongono tutti di mandrino autoserrante, ovvero non occorre una chiave per serrare la punta. Una funzione quasi sempre presente è la reversibilità di rotazione, utile, usando gli inserti appropriati, per svitare viti da legno, che è attivabile tramite una levetta o un pulsante, i quali, azionando un deviatore, invertono la polarità della corrente inviata al motore, facendolo quindi ruotare nel verso opposto. Un’ultima importante considerazione da farsi su tutti gli utensili elettrici e quindi anche per i trapani: normalmente viene dichiarato dal produttore che un determinato utensile o un trapano ha una potenza, per esempio, di 1000W (watt). Questa indicazione è formalmente errata poiché, in effetti la caratteristica che ci viene mostrata non è la potenza bensì l’assorbimento dell’utensile; la potenza reale resa si aggira intorno al 50% della potenza assorbita, tranne in qualche caso.