Hydroformage de feuillesEdit
Ce procédé est basé sur le brevet d’hydramoulage des années 1950 de Fred Leuthesser, Jr. et John Fox de la Schaible Company de Cincinnati, Ohio, aux États-Unis. Il a été utilisé à l’origine pour la production de becs verseurs de cuisine. Dans le domaine de l’hydroformage de la tôle, il existe deux types d’hydroformage : le formage de la vessie (où une vessie contient le liquide ; aucun liquide n’entre en contact avec la tôle) et l’hydroformage où le liquide entre en contact avec la tôle (sans vessie). Le formage de la vessie est parfois appelé « flexformage ». Le formage avec le fluide en contact direct avec la pièce peut être effectué soit avec un poinçon mâle (cette version est parfois appelée emboutissage hydromécanique), soit avec une matrice femelle. Dans l’emboutissage hydromécanique, une pièce est placée sur un anneau d’étirage (serre-flan) au-dessus d’un poinçon mâle, puis une chambre hydraulique entoure la pièce et une pression initiale relativement faible plaque la pièce contre le poinçon. Le poinçon est ensuite soulevé dans la chambre hydraulique et la pression augmente jusqu’à 100 MPa (15 000 psi), ce qui forme la pièce autour du poinçon. Ensuite, la pression est relâchée et le poinçon est rétracté, la chambre hydraulique est soulevée et le processus est terminé.
Parmi ces techniques, l’essai de bombement hydraulique permet un durcissement accru du matériau en feuille par des opérations d’étirage distinctives et fournit une meilleure précision de forme pour les pièces complexes. Par conséquent, en sélectionnant le matériau approprié et les paramètres de formage pour l’étude du bombage hydraulique des tôles, on peut déterminer les courbes limites de formage (FLC).
Signification
- L’essai de bombage hydraulique est plus approprié pour les opérations de formage de la tôle car le mode de déformation est bi-axial plutôt qu’uniaxial. En outre, il fournit des courbes d’écoulement pour les matériaux avec une gamme étendue de niveaux de déformation plastique jusqu’à 70% avant que l’éclatement ne se produise.
- Il est utile de générer les FLC qui seront un sens fiable de l’entrée de référence au solveur explicite comme LS-DYNA. Ces FLCs obtenus sont utilisés comme entrée de courbe de charge pour de tels solveurs pour l’analyse.
- Les FLCs servent également le mieux pour identifier la zone exacte pour les opérations de formage sans être affecté par le colletage localisé et d’autres défauts possibles pendant le formage.
- Les essais de bombage hydraulique seraient utiles pour calculer le coefficient de durcissement par contrainte- « n » (c’est-à-dire. Coefficient d’écrouissage) du matériau, afin de déterminer la capacité du matériau à être formé.
- Une approche simple et polyvalente.
- Une distribution contrôlée de la pression sur la surface de la pièce pendant le formage peut être utilisée pour « contrôler » l’épaisseur de la feuille et repousser le rétrécissement localisé.
- L’utilisation d’un seul outillage de surface de forme, ce qui permet d’économiser du temps et des dépenses dans la fabrication de l’outillage. L’absence de contact rigide de l’outil sur une surface réduit également le frottement superficiel et donc les défauts de surface, ce qui permet d’obtenir un bon état de surface.
Noms alternatifs, autres variantes et procédés similairesEdit
- Hydromec (emboutissage hydromécanique)
- Aquadraw
- Formage par soufflage
- Formage par explosion
- Pour les grandes pièces, l’hydroformage explosif peut générer la pression de formage en faisant simplement exploser une charge au-dessus de la pièce (avec un moule sous vide) qui est immergée dans un bassin d’eau. L’outillage peut être beaucoup moins cher que celui qui serait nécessaire pour un procédé de type presse. Le procédé d’hydroformage dans un moule fonctionne également en utilisant uniquement une onde de choc dans l’air comme moyen de pression. En particulier lorsque les explosifs sont proches de la pièce, les effets d’inertie rendent le résultat plus compliqué que le formage par pression hydrostatique seule.
- Formage de coussinets en caoutchouc
Hydroformage de tubesModifié
Dans l’hydroformage de tubes, il existe deux pratiques principales : la haute pression et la basse pression.Avec le procédé haute pression, le tube est entièrement enfermé dans une matrice avant la mise sous pression du tube. Dans le cas du procédé à basse pression, le tube est légèrement pressurisé à un volume fixe pendant la fermeture de la matrice (on l’appelait autrefois le procédé Variform). Historiquement, le procédé a été breveté dans les années 50, mais il s’est répandu industriellement dans les années 70 pour la production de grands joints en T pour l’industrie pétrolière et gazière. Aujourd’hui, il est surtout utilisé dans le secteur automobile, où l’on trouve de nombreuses applications industrielles. C’est également une méthode de choix pour plusieurs éléments tubulaires de bicyclettes.Dans l’hydroformage de tubes, une pression est appliquée à l’intérieur d’un tube qui est maintenu par des matrices ayant les sections transversales et les formes souhaitées. Lorsque les matrices sont fermées, les extrémités du tube sont scellées par des poinçons axiaux et le tube est rempli de fluide hydraulique. La pression interne peut aller jusqu’à quelques milliers de bars et provoque le calibrage du tube contre les matrices. Le fluide est injecté dans le tube par l’un des deux poinçons axiaux. Les poinçons axiaux sont mobiles et leur action est nécessaire pour assurer une compression axiale et pour alimenter la matière vers le centre du tube bombé. Des contre-poinçons transversaux peuvent également être incorporés dans la matrice de formage afin de former des protubérances ayant un faible rapport diamètre/longueur. Les contre-poinçons transversaux peuvent également être utilisés pour poinçonner des trous dans la pièce à la fin du processus de formage.
La conception du processus a été dans le passé une tâche difficile, car la modélisation analytique initiale n’est possible que pour des cas limités. Les progrès de l’analyse par éléments finis et de la modélisation par éléments finis au cours des dernières années ont permis aux procédés d’hydroformage d’être plus largement conçus pour des variétés de pièces et de matériaux. Souvent, des simulations FEM doivent être effectuées afin de trouver une solution de processus réalisable et de définir les courbes de chargement correctes : pression en fonction du temps et avance axiale en fonction du temps. Dans le cas de pièces hydroformées plus complexes, le tube doit être pré-cintré avant d’être chargé dans la matrice d’hydroformage. Le cintrage se fait de manière séquentielle sur la longueur du tube, le tube étant cintré autour de disques de cintrage (ou matrices) au fur et à mesure de l’introduction de la longueur du tube. Le cintrage peut être effectué avec ou sans mandrins. Cette complexité supplémentaire du processus accroît encore la dépendance à l’égard de la FEM pour la conception et l’évaluation des processus de fabrication. La faisabilité d’un processus d’hydroformage doit prendre en considération les propriétés initiales du matériau du tube et son potentiel de variation, ainsi que le processus de cintrage, la pression hydraulique tout au long du processus de formage, en inclusion de l’alimentation axiale ou non, afin de prédire la formabilité du métal.
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