Главная задача перфоратора – направленное разрушение твердых строительных материалов: кирпича и бетона различных марок, природного камня и др. Вид разрушения зависит от решаемой задачи. Это могут быть глухие и сквозные отверстия разной формы и глубины, штроба прямоугольного или полукруглого профиля, скалывание слоя керамической плитки или цементной стяжки и пр. Шнековый бур перфоратора внешне напоминает спиральное сверло обычной дрели, но в отличие от сверла бур не срезает своей рабочей частью стружку при вращении, а дробит материал посредством частых и мощных осевых ударов (поэтому и частота вращения шпинделя перфоратора по сравнению с дрелью невелика). Образующийся шлам отводят спиральные канавки на теле бура. Для продолжительного бурения множества неглубоких отверстий они могут иметь малый угол наклона, а для интенсивной работы и значительной скорости бурения – большой.
У перфораторов есть три основных режима работы: вращение с ударом, удар без вращения, вращение без удара. Последний используется только на части моделей (в основном малой и средней производительности). Уникальным инструментом по сравнению с классово близкой ударной дрелью перфоратор делает режим удара без вращения. В этом режиме он может до некоторой степени заменить отбойный молоток, штроборез, зубило, долото и даже стамеску.
ВСЕ ПЕРФОРАТОРЫ УСЛОВНО ДЕЛЯТСЯ НА ТРИ КЛАССА:
- легкие (двигатель 500-800 Вт; масса от 1,8 до 3 кг; энергия удара до 3 Дж);
- средние (двигатель 800-1200 Вт; масса от 3 до 8 кг; энергия удара до 8 Дж);
- тяжелые (двигатель 1200-1600 Вт; масса более 8 кг; энергия удара свыше 8 Дж).
При этом измеряемая в джоулях энергия удара не связана с потребляемой мощностью однозначно, она во многом зависит от конструкции конкретного инструмента. Перфораторы легкого класса иногда называют «дюбельниками» – они хорошо подходят для бурения множества неглубоких отверстий малого диаметра под дюбели. Под эту задачу у них самая высокая скорость вращения и частота ударов. Такие перфораторы занимают львиную долю рынка, привлекая непрофессионалов невысокой ценой. Для работы с армированным бетоном требуется инструмент минимум среднего класса: «легкий» перфоратор обламывает зубья бура при его попадании на прут арматуры, то есть губит оснастку. Перфоратор среднего класса совладает и с полыми коронками для проходки гнезд в бетоне под розетки и выключатели. Штробление тоже не вызовет проблем. Что же касается инструмента тяжелого класса, то для него почти нет преград. При соответствующей оснастке такие перфораторы справляются с бетоном высоких марок и твердым камнем, им подвластны отверстия до 50 мм обычным буром и до 120 мм полой коронкой. При необходимости они могут выполнить функции отбойного молотка.
КОНСТРУКЦИЯ
Современные перфораторы построены на двух схемах приводного механизма: осевой удар создается либо качающим подшипником (часто его ошибочно называют качающимся), либо кривошипно-шатунным механизмом. В обоих случаях привод толкает поршень, сжимая воздух в короткой трубке; под действием волны сжатия приходит в движение находящийся на другом конце трубки плунжер, в итоге бьющий по бойку. Боек с большой силой ударяет по торцу находящегося в патроне хвостовика оснастки, передавая ему значительную часть энергии приводного механизма. Качающий подшипник используется в перфораторах легкого и среднего класса с продольной (она же линейная или дрелевидная) компоновкой двигателя и редуктора, кривошипно-шатунная передача применяется в тяжелых инструментах с поперечной (она же угловая или L-образная) компоновкой, когда двигатель расположен вертикально.
Рассмотрим подробнее схемы формирования удара при продольной и поперечной компоновке перфораторов. Качающий (или «пьяный») подшипник – внешнее кольцо с расположенным в его плоскости поводком, ось которого проходит через центр вращения агрегата. Конец поводка шарнирно скреплен с поршнем, поэтому он может качаться лишь в плоскости, проходящей через ось приводного вала. На этом валу имеется сферический прилив с кольцевой проточкой, плоскость которой наклонена относительно нормали к оси вала. Внешнее кольцо связано с этой проточкой через шарики, поэтому при вращении вала оно вынужденно совершает колебания, придавая возвратно-поступательное движение связанному с ним поршню. Амплитуда перемещений поршня пропорциональна углу наклона плоскости подшипника и расстоянию от оси вала до конца поводка. Частота колебаний поршня пропорциональна оборотам вала. Слабое место такой конструкции – значительная ударная нагрузка на двигатель и ускоренный износ подшипника. Поэтому продольная схема с качающим подшипником используется в легких и средних перфораторах, где энергия удара не столь велика. Но нет правил без исключений: одна из недавних моделей известного бренда имеет линейную компоновку при массе около 12 кг.
К ударным нагрузкам более устойчив кривошипно-шатунный механизм. На его основе проще реализовать более мощный удар, увеличивая ход поршня. Диск, вращающий шатун, расположен соосно с двигателем, поэтому последний не подвержен осевым ударным нагрузкам. Во избежание лишней тряски и шума, на холостом ходу ударный механизм автоматически отключается. Пока оснастка не прижата с некоторым усилием к обрабатываемой поверхности, плунжер смещается вперед и открывает для воздуха отверстие в трубке, выравнивая давление в рабочей полости с атмосферным. При нажатии на инструмент оснастка давит на боек, тот – на плунжер, плунжер смещается назад и перекрывает отверстие, так что при ходе поршня вперед в рабочей полости создается компрессия и срабатывает ударный механизм.
У большинства моделей перфораторов редуктор одноступенчатый, хотя встречаются и двухскоростные изделия. Скорость вращения шпинделя и частота ударов плавно меняются электронными блоками. В зависимости от конструкции может поддерживаться постоянная скорость при изменении нагрузки, а также осуществляться плавный пуск и в ряде случаев щеточный реверс (механический не используется, это слишком дорого). Для удобства работы некоторые виды оснастки можно фиксировать в буксе под углом, в одном из 12 заданных положений.
РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ МОДЕЛЯМИ
Две базовые кинематические схемы перфораторов не дают большого простора для развития инженерной мысли. И все же между перфораторами разных производителей (и даже в линейке одного бренда) есть немало отличий в конструкции отдельных узлов и приспособлений, улучшающих рабочие характеристики инструмента, повышающих безопасность труда и облегчающих техническое обслуживание. Важный элемент перфоратора-система экстренной остановки вращения при заклинивании оснастки в отверстии. Без нее внезапная остановка бура приводит к вращению корпуса инструмента, чреватому травмой. Защита реализуется двумя основными способами: предохранительной муфтой на шпинделе или электронным тормозом двигателя. Встречается и комбинация таких устройств.
Предохранительные муфты предельного момента (они же муфты расцепления) бывают двух основных видов: фрикционная и пружинно-кулачковая. В первом случае вращение передается через два прижатых друг к другу диска, сцепленных силой трения. При превышении заданного усилия диски начинают проскальзывать, и вращающий момент перестает передаваться на патрон. Более надежна пружинно-кулачковая конструкция, основанная на двух сжатых пружиной дисках с выступами и выемками по периметру. Резкое увеличение крутящего момента приводит к их размыканию, сопровождающемуся громким треском. Некоторые производители используют также шариковую (или роликовую) муфту, обладающую лучшими характеристиками; здесь роль зубцов играют шарики, при определенной нагрузке выходящие из своих гнезд, и размыкающие, передающие вращение диски.
Перфоратор – инструмент, сильно вибрирующий. Для уменьшения вибрации есть два пути: пассивная и активная защита оператора. Пассивная – это резиновые накладки на рукоятках и упругие уплотнения между корпусом и рукояткой (они могут вставляться в нижней, верхней или в обеих точках крепления рукоятки). Способ малоэффективный, но дешевый. Активное виброгашение дает больший эффект. Его технических решений немало, но все они основаны на колебаниях подпружиненного груза в противофазе с корпусом. Груз обычно один, но используют и более продуктивную схему с четырьмя собранными попарно противовесами. Груз может размещаться на корпусе или на стволе перфоратора. Интересна антивибрационная система, использующая качающий подшипник. Один штифт приводит в движение поршень, а второй, противоположный, связан с двумя симметричными противовесами – так что поршень и противовесы движутся во встречных направлениях. Продуманная система защиты от пыли намного продлевает жизнь перфоратора, и потому производители постоянно прорабатывают этот вопрос. Они находят разные решения, от простых до весьма изысканных. Так, на моделях от DeWALT на плунжер ударного механизма нанесена кольцевая канавка для отвода воздуха. Вследствие этого он вращается и более равномерно изнашивается, а еще набирает дополнительную (пусть и небольшую) кинетическую энергию. В редукторах некоторых перфораторов вертикальной компоновки используется не только шестеренчатая передача, но и цепная. Это позволяет сделать агрегат компактнее и дешевле. Высокая цена профессиональных перфораторов повлекла за собой стремление защитить инструмент от кражи. Так Metabo предлагает электронную систему защиты Code: блокировку устройства специальным беспроводным ключом, без которого эксплуатация инструмента невозможна.
ВЫБОР
При выборе любого электроинструмента надо исходить из задач, стоящих перед пользователем, и в первую очередь учитывать ожидаемую частоту применения и объем планируемых работ. Для ремонта своей квартиры хватит бюджетного перфоратора легкого класса, а бригаде строителей потребуется тяжелый производительный агрегат (и в дополнение к нему, возможно, выносливый инструмент среднего класса – например, для крепления дюбелей). Не следует гнаться за мощностью двигателя – этот параметр далеко не самый главный. Гораздо важнее энергия удара. Бурить железобетон лучше инструментом, выдающим на конце бура как минимум 5 Дж: если использовать для этого машину с меньшей энергией удара, то для преодоления встречающейся на пути арматуры придется тратить много сил и времени. Добавим, что для работы с большой энергией удара в ограниченном пространстве предпочтительнее машина с поперечной компоновкой.
Также при выборе перфоратора нужно обратить внимание на такие полезные функции, как защита от повторного включения, плавный пуск, поддержание оборотов под нагрузкой (константная электроника), реверс (помогающий вынуть застрявший бур). Нередко облегчают работу фиксируемый поворот основной и вспомогательной рукояток и фиксация кнопки пуска. Индикатор износа щеток позволяет вовремя заметить их критическое состояние и заменить, уберегая двигатель от поломки.
Аккумуляторным перфораторам присущи очевидные ограничения и недостатки: они дороже сетевых аналогов, энергия удара не превышает 3 Дж, время работы от одной зарядки невелико, срок службы АКБ довольно ограничен, Li-Ion аккумуляторы боятся отрицательных температур.
Но есть и преимущество: с ними можно подобраться туда, где нет электропроводки, или пользоваться сетевым напряжением нельзя по технике безопасности. Например, в подтопленном подвале или на подвеске промышленного альпиниста в ходе различных фасадных работ. Из года в год увеличивается емкость аккумуляторов для высокопроизводительного инструмента (сегодня существуют модели емкостью до 9 А/ч), что позволяет долго работать на одной зарядке беспроводным перфоратором даже с немалой энергией удара. Отметим, что ряд компаний выпускает унифицированные аккумуляторы (и зарядные устройства к ним) под различный электроинструмент. А значит, приобретать комплект инструментов одного бренда становится все более выгодно.
ОСНАСТКА
От оснастки во многом зависят производительность труда, стоимость работ и срок службы инструмента. Некачественный бур может за несколько минут загубить патрон. Похожая неприятность возникнет, если не смазывать хвостовик, перед тем как вставлять его на место (а как минимум – не очищать от пыли и шлама). Бур или коронка большего, чем предусмотрено производителем перфоратора, диаметра быстро выведут из строя ударный механизм, двигатель или одновременно и то и другое. Поэтому уберечь дорогой инструмент можно правильным выбором оснастки и режима работы.
Было изобретено 5 основных типов букс для быстрого крепления оснастки, но массово используются лишь два из них: SDS+ (он же SDS-plus, или «плюсовский») и SDS-max (он же «максовский»). Эти стандарты были разработаны компанией Bosch. Диаметр хвостовика у SDS-plus 10 мм, в патрон он погружается на 40 мм и имеет четыре продольные выемки для направляющих и фиксации шариковыми замками. Это самый распространенный формат, используемый на всех перфораторах легкого класса и на некоторых – среднего. Диаметр буров такого стандарта от 4 до 30 мм. У SDS-max диаметр хвостовика 18 мм, в буксу он входит на 90 мм, а продольных выемок для направления и фиксации у него пять. Диаметр буров – от 12 до 80 мм, это второй по массовости тип, применяемый в инструментах тяжелого класса и в отдельных моделях среднего.
Существуют переходники с SDS-plus на SDS-max, но рекомендуют не злоупотреблять ими. На ряде моделей перфораторов, имеющих режим сверления без удара, предусмотрено крепление не SDS-буксы, а трехкулачкового патрона под цилиндрический хвостовик – быстрозажимного или зубчато-венцового.
ЧТО МОЖЕТ ПОЛОМАТЬСЯ?
По опыту сервисных служб, слабым звеном любого перфоратора являются ствол, боек и плунжер – они подвергаются максимальным нагрузкам и ломаются чаще. Соблюдение правил эксплуатации продлевает их жизнь, но при интенсивной эксплуатации инструмента визит в сервис почти неминуем. Кроме того, трехрежимные перфораторы в режиме удара без вращения быстро разбивают узел предустановки оснастки под углом. Отсюда вывод: таким режимом не следует злоупотреблять. Для интенсивной долбежки лучше воспользоваться отбойным молотком. Попытка сменить режим до остановки вала чревата поломкой механизма, так что не повторяйте чужих ошибок. Продолжительная перегрузка способна спалить обмотки ротора и статора двигателя (кстати, они не ремонтируются по гарантии). Тут потребуется его замена, перемотка обойдется дороже. Типичная неисправность-перелом сетевого кабеля вблизи места его крепления к корпусу. Зачистить, скрутить и заизолировать провода можно, но это плохая идея. Шнур лучше менять целиком, во избежание электротравмы. Добавим, что электронная плата и кнопка включения очень живучи и почти не ломаются.
Бывает, что ремонт экономически не оправдан и проще выкинуть неисправный инструмент, заменив его на новый. Это относится, естественно, к самому дешевому инструменту и «ноу-нейм» продукции.
ПРАВИЛА РАБОТЫ
Глубокие отверстия в стене, а тем более в полу нужно проходить в несколько приемов, вытаскивая бур для очистки отверстия от шлама и охлаждения рабочей поверхности оснастки. Отклонение бура от нормали к обрабатываемой поверхности ведет к быстрому разбиванию патрона. Чтобы не платить за его замену – соблюдайте перпендикулярность. Для продления жизни инструмента его следует время от времени остужать. Особенно не любят перфораторы длительной работы в режиме удара без вращения, при этом инструмент не просто перегревается – в нем нарушается процесс смазки. Но и после сверления коронкой 10-15 минут на остывание сберегут ресурс. При интенсивном использовании перфоратора (например, на стройке) нежелательно постоянно давать ему предельную паспортную нагрузку. Если инструмент рассчитан на бурение отверстий диаметром до 24 мм, то в постоянном режиме его лучше «гонять» с 16-мм буром и не больше. Отверстие большого диаметра лучше сначала проделать буром меньшего диаметра, а потом расшить нужным буром. При бурении рыхлых или пористых материалов удар лучше отключать, иначе возможно осыпание краев отверстия. Коронкой работают в безударном режиме, иначе быстро выйдет из строя ствол. При сверлении бетона неплохо использовать охлаждающую жидкость. Надетая на бур пробка от сливного бачка (или половинка пластиковой бутылки) в некоторой степени защищает механизм от пыли (особенно при бурении потолка). Заточенной под стамеску лопаткой можно работать по дереву. Чистой поверхности не добиться, но для грубой выборки подойдет.
