Levyjen vesimuovaus Muokkaa
Tämä prosessi perustuu Fred Leuthesser Jr:n ja John Foxin (Schaible Company, Cincinnati, Ohio, Yhdysvallat) 1950-luvun patenttiin vesimuovauksesta. Menetelmää käytettiin alun perin keittiösuihkujen valmistukseen. Näin tehtiin, koska metallin lujittamisen lisäksi vesimuovaus tuotti myös vähemmän ”rakeisia” osia, mikä mahdollisti helpomman metallin viimeistelyn.Levyjen vesimuovauksessa on olemassa rakkamuovaus (jossa on rakko, joka sisältää nesteen; neste ei ole kosketuksissa levyyn) ja vesimuovaus, jossa neste on kosketuksissa levyyn (ei rakkoa). Rakkomuovausta kutsutaan joskus taivutusmuovaukseksi. Taivutusmuovausta käytetään useimmiten pienissä tuotantomäärissä, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa.Muovaus, jossa neste on suorassa kosketuksessa kappaleen kanssa, voidaan tehdä joko kiinteällä urospuolisella stanssilla (tätä versiota kutsutaan joskus hydromekaaniseksi syvävedoksi) tai kiinteällä naaraspuolisella stanssilla.Hydromekaanisessa syvävedossa kappale asetetaan vetorenkaaseen (aihionpidikkeeseen) urospuolisen stanssin yläpuolelle, minkä jälkeen hydraulinen kammio kiertää kappaleen ympärille, ja suhteellisen alhainen alku- tai loppupainetta kohdistetaan, jolloin kappale asettuu pintaa vasten stanssia. Tämän jälkeen reikä nostetaan hydrauliseen kammioon ja paine nostetaan jopa 100 MPa:iin (15000 psi), jolloin kappale muotoutuu reiän ympärille. Tämän jälkeen paine vapautetaan, lyönti vedetään takaisin, hydraulinen kammio nostetaan ja prosessi on valmis.
Tämän tekniikan avulla voidaan lisätä levymateriaalin työstökovettumista erottuvilla venytystoiminnoilla ja parantaa muototarkkuutta monimutkaisissa osissa.
Tämän tekniikan avulla voidaan lisätä levymateriaalin työstökovettumista erottuvilla venytystoiminnoilla ja parantaa muototarkkuutta monimutkaisissa osissa. Näin ollen valitsemalla sopiva materiaali ja muotoiluparametrit hydrauliseen levyn pullistustutkimukseen voidaan määrittää muotoilun rajakäyrät (FLC).
Significance
- Hydraulinen pullistumatutkimus soveltuu paremmin ohutlevyjen muokkaustoimintoihin, koska muodonmuutosmuoto on kaksiakselinen eikä yksiakselinen. Lisäksi se tarjoaa virtauskäyrät materiaaleille, joilla on laajennettu plastisten muodonmuutostasojen vaihteluväli aina 70 %:iin asti, ennen kuin puhkeaminen tapahtuu.
- Se on hyödyllinen FLC:ien luomisessa, jotka ovat luotettavia viitesyötteenä eksplisiittiselle ratkaisijalle, kuten LS-DYNA:lle. Näitä saatuja FLC:tä käytetään kuormituskäyrän syötteenä tällaisille ratkaisijoille analyysia varten.
- FLC:t palvelevat myös parhaiten täsmällisen vyöhykkeen tunnistamisessa muokkaustoimintoja varten ilman, että paikalliset kaulukset ja muut mahdolliset viat vaikuttavat muokkauksen aikana.
- Hydraulinen pullistuma-testaus auttaisi laskemaan rasituskovettumiskertoimen – ”n” (ts. Työkovettumiskerroin) materiaalin kyvyn määrittämiseksi.
- Yksinkertainen ja monipuolinen lähestymistapa.
- Kontrolloidulla paineen jakaantumisella osan pintaan muokkauksen aikana voidaan ”hallita” levyn paksuutta ja lykätä paikallista kaulaantumista.
- Käytetään vain yhden muotopinnan työkaluja, mikä säästää aikaa ja kustannuksia työkalujen valmistuksessa. Jäykän työkalukosketuksen puuttuminen yhdeltä pinnalta vähentää myös pintakitkaa ja siten pintavirheitä, mikä johtaa hyvään pintakäsittelyyn.
Vaihtoehtoiset nimet, muut muunnokset ja samankaltaiset prosessit Muokkaa
- Hydromec (hydromekaaninen syvävedos)
- Aquadraw
- Bulge forming
- Räjähdysmuovaus
- Suurille kappaleille, räjähtävässä vesimuovauksessa muottipaine saadaan aikaan yksinkertaisesti räjäyttämällä räjähdyspanos vesialtaaseen upotetun kappaleen yläpuolella (evakuoidun muotin kanssa). Työkalut voivat olla paljon halvemmat kuin mitä tarvittaisiin mihinkään puristintyyppiseen prosessiin. Vesimuovaus muottiin -prosessi toimii myös käyttämällä paineistavana väliaineena vain ilmassa olevaa iskuaaltoa. Erityisesti silloin, kun räjähdysaineet ovat lähellä työkappaletta, inertiavaikutukset tekevät lopputuloksesta monimutkaisemman kuin pelkällä hydrostaattisella paineella tapahtuva muokkaus.
- Kumityynyjen muokkaus
Putkien vesimuovaus Muokkaa
Putkien vesimuovauksessa on kaksi pääkäytäntöä: korkeapaineinen ja matalapaineinen.Korkeapaineisessa prosessissa putki suljetaan kokonaan muottiin ennen putken paineistamista. Matalapaineessa putki paineistetaan hieman kiinteään tilavuuteen muotin sulkemisen aikana (tätä kutsuttiin aiemmin Variform-prosessiksi). Historiallisesti prosessi patentoitiin 50-luvulla, mutta se levisi teollisesti 1970-luvulla öljy- ja kaasuteollisuuden suurten T-muotoisten liitosten valmistukseen. Nykyään sitä käytetään enimmäkseen autoteollisuudessa, jossa on monia teollisia sovelluksia. Se on myös valittu menetelmä useiden polkupyörien putkijäsenten valmistukseen.Putkien vesimuovauksessa paine kohdistetaan putken sisäpuolelle, jota pidetään halutun poikkileikkauksen ja halutun muodon omaavilla suulakkeilla. Kun muotit suljetaan, putken päät suljetaan aksiaalisilla lyönneillä ja putki täytetään hydraulinesteellä. Sisäpaine voi nousta muutamaan tuhanteen baariin, ja se saa putken kalibroitumaan muotteja vasten. Neste ruiskutetaan putkeen jommankumman aksiaalisen lyöntilaitteen kautta. Aksiaalitykit ovat liikuteltavia, ja niiden toimintaa tarvitaan aksiaalisen puristuksen aikaansaamiseksi ja materiaalin syöttämiseksi pullistuvan putken keskelle. Muotoilumuottiin voidaan sisällyttää myös poikittaisia vastateriä, jotta voidaan muodostaa ulokkeita, joiden halkaisijan ja pituuden suhde on pieni. Poikittaisia vastalyöntejä voidaan käyttää myös reikien tekemiseen kappaleeseen muokkausprosessin lopussa.
Prosessin suunnittelu on aiemmin ollut haastava tehtävä, koska alustava analyyttinen mallintaminen on mahdollista vain rajoitetuissa tapauksissa. FEA:n ja FEM:n kehittyminen viime vuosina on mahdollistanut sen, että vesimuovausprosesseja voidaan suunnitella laajemmin erilaisille kappaleille ja materiaaleille. Usein on tehtävä FEM-simulaatioita, jotta löydetään toteuttamiskelpoinen prosessiratkaisu ja määritetään oikeat kuormituskäyrät: paine vs. aika ja aksiaalinen syöttö vs. aika. Monimutkaisempien putkista vesimuovattavien osien tapauksessa putki on taivutettava valmiiksi ennen sen lataamista vesimuovausmuottiin. Taivutus tapahtuu peräkkäin putken pituussuunnassa siten, että putki taivutetaan taivutuslevyjen (tai muottien) ympärille sitä mukaa, kun putken pituus syötetään sisään. Taivutus voidaan tehdä karojen kanssa tai ilman karoja. Tämä prosessin monimutkaisuus lisää entisestään FEM:n käyttöä valmistusprosessien suunnittelussa ja arvioinnissa. Metallin muovattavuuden ennustamiseksi vesipainoprosessin toteutettavuuden arvioinnissa on otettava huomioon putken alkuperäiset materiaaliominaisuudet ja niiden mahdollinen vaihtelu sekä taivutusprosessi, hydraulinen paine koko muokkausprosessin ajan, mukaan lukien aksiaalinen syöttö tai ilman, jotta voidaan ennustaa metallin muovattavuus.
