Lemezek hidroformálásaSzerkesztés
Ez az eljárás az 1950-es években Fred Leuthesser, Jr. és John Fox, az ohiói Cincinnati Schaible Company (Egyesült Államok) hidroformázási szabadalmán alapul. Eredetileg konyhai kifolyók gyártásánál alkalmazták. Ezt azért tették, mert a fém erősítése mellett a hidroformázás kevésbé “szemcsés” alkatrészeket is eredményezett, ami könnyebb fémfeldolgozást tett lehetővé.A lemezek hidroformálásánál létezik hólyagformázás (ahol van egy hólyag, amely tartalmazza a folyadékot; a folyadék nem érintkezik a lemezzel) és hidroformázás, ahol a folyadék érintkezik a lemezzel (nincs hólyag). A hólyagformálást néha flexformálásnak is nevezik. A hidraulikus mélyhúzást a folyadéknak az alkatrésszel közvetlen érintkezésbe kerülő formázása történhet szilárd hímivarú lyukasztóval (ezt a változatot néha hidromechanikus mélyhúzásnak is nevezik) vagy szilárd nőivarú szerszámmal.A hidromechanikus mélyhúzás során a munkadarabot egy húzógyűrűre (nyersanyagtartóra) helyezik egy hímivarú lyukasztó fölé, majd egy hidraulikus kamra veszi körül a munkadarabot, és egy viszonylag alacsony kezdeti nyomás a munkadarabot a lyukasztóhoz illeszti. Ezután a lyukasztót a hidraulikakamrába emelik, és a nyomást akár 100 MPa (15000 psi) értékre is növelik, ami az alkatrészt a lyukasztó köré formálja. Ezután a nyomást elengedik, a lyukasztót visszahúzzák, a hidraulikakamrát felemelik, és a folyamat befejeződik.
A hidraulikus dudorvizsgálat e technikák közül a lemezanyag fokozott munkakeményedését teszi lehetővé megkülönböztető nyújtási műveletekkel, és jobb alakpontosságot biztosít összetett alkatrészek esetén. Ezért a megfelelő anyag és az alakítási paraméterek kiválasztásával a hidraulikus lemezdomborítás vizsgálatához meghatározhatók az alakítási határgörbék (FLC).
Szignifikancia
- A hidraulikus dudorodásvizsgálat megfelelőbb a lemezalakítási műveletekhez, mivel a deformációs mód inkább kéttengelyes, mint egytengelyes. Emellett áramlási görbéket biztosít az anyagok számára a képlékeny alakváltozási szintek kiterjesztett tartományában, akár 70%-ig, mielőtt a felszakadás bekövetkezik.
- Segít az FLC-k létrehozásában, amelyek megbízható referencia bemenetként szolgálnak az explicit megoldó, például az LS-DYNA számára. Ezeket a kapott FLC-ket terhelésgörbe bemenetként használják az ilyen megoldók számára az elemzéshez.
- Az FLC-k szolgálnak a legjobban az alakítási műveletek pontos zónájának azonosítására is, anélkül, hogy az alakítás során helyi nyákosodás és más lehetséges hibák érintenék.
- A hidraulikus kidudorodási vizsgálat hasznos lenne a Strain Hardening Coefficient- “n” (azaz “n”) kiszámításához. Munkakeményedési együttható), az anyag alakíthatóságának meghatározásához.
- Egyszerű és sokoldalú megközelítés.
- A formázás során az alkatrész felületén történő ellenőrzött nyomáseloszlás felhasználható a lemezvastagság “szabályozására” és a lokalizált nyákosodás elhalasztására.
- Csak egyetlen formázási felületű szerszám használata, ami időt és költséget takarít meg a szerszámok gyártása során. Az egy felületen történő merev szerszámérintkezés hiánya csökkenti a felületi súrlódást és ezáltal a felületi hibákat is, ami jó felületképzést eredményez.
Alternatív nevek, egyéb változatok és hasonló eljárásokSzerkesztés
- Hydromec (hidromechanikus mélyhúzás)
- Aquadraw
- Bulge forming
- Robbanó alakítás
- Nagyméretű alkatrészekhez, A robbanásos hidroformálás a formázási nyomást úgy tudja előállítani, hogy egyszerűen felrobbant egy töltetet az alkatrész felett (evakuált szerszámmal együtt), amely egy víztócsába van merítve. A szerszámozás sokkal olcsóbb lehet, mint amire bármilyen sajtoló típusú eljáráshoz szükség lenne. A hidroformálás-az-öntőformába eljárás szintén csak a levegőben lévő lökéshullámot használja nyomóközegként. Különösen akkor, ha a robbanóanyagok közel vannak a munkadarabhoz, a tehetetlenségi hatások bonyolultabbá teszik az eredményt, mint a pusztán hidrosztatikus nyomással történő alakítás.
- Gumipárna alakítás
Cső hidroformálásSzerkesztés
A cső hidroformálásban két fő eljárás létezik: nagynyomású és kisnyomású.A nagynyomású eljárásnál a csövet a cső nyomás alá helyezése előtt teljes egészében egy szerszámba zárják. Az alacsony nyomású eljárásnál a csövet a szerszám bezárása során enyhén nyomás alá helyezik egy meghatározott térfogatra (régebben ezt nevezték variform eljárásnak). Történetileg az eljárást az 50-es években szabadalmaztatták, de iparilag az 1970-es években terjedt el az olaj- és gáziparban használt nagy T-alakú kötések gyártásához. Ma leginkább az autóiparban használják, ahol számos ipari alkalmazás található. A kerékpárok számos csőtagjának gyártásánál is ez a választott módszer. a csőhidroformálás során nyomást gyakorolnak a cső belsejére, amelyet a kívánt keresztmetszetű és formájú szerszámok tartanak. Amikor a szerszámok záródnak, a csővégeket axiális ütésekkel lezárják, és a csövet hidraulikus folyadékkal töltik meg. A belső nyomás elérheti a néhány ezer bárt, és ez okozza a cső kalibrálását a szerszámokhoz képest. A folyadékot a két axiális lyukasztó egyikén keresztül fecskendezik a csőbe. Az axiális lyukasztók mozgathatók, és működésükre azért van szükség, hogy axiális tömörítést biztosítsanak, és az anyagot a domború cső közepe felé juttassák. A formázó szerszámba keresztirányú ellenütéseket is be lehet építeni a kis átmérő/hosszúság arányú kiemelkedések kialakításához. A keresztirányú ellenütők arra is használhatók, hogy a formázási folyamat végén lyukakat üssenek a munkadarabba.
A folyamat tervezése a múltban kihívást jelentő feladat volt, mivel a kezdeti analitikus modellezés csak korlátozott esetekben lehetséges. A FEA és a FEM terén az elmúlt években bekövetkezett fejlődés lehetővé tette, hogy a hidroformázási folyamatokat szélesebb körben lehessen tervezni az alkatrész- és anyagváltozatokra. Gyakran FEM-szimulációkat kell végezni a megvalósítható folyamatmegoldás megtalálásához és a megfelelő terhelési görbék meghatározásához: nyomás az idő függvényében és axiális előtolás az idő függvényében. Az összetettebb csőből hidroformált alkatrészek esetében a csövet a hidroformázó szerszámba való betöltés előtt elő kell hajlítani. A hajlítás a cső hossza mentén szekvenciálisan történik, a csövet a hajlítókorongok (vagy szerszámok) körül hajlítva, ahogy a cső hosszát betáplálják. A hajlítás történhet tüskékkel vagy tüskék nélkül. A folyamatnak ez a további összetettsége tovább növeli a FEM-re való támaszkodást a gyártási folyamatok tervezésénél és értékelésénél. A fém alakíthatóságának előrejelzése érdekében a hidroformázási folyamat megvalósíthatósága során figyelembe kell venni a cső kezdeti anyagtulajdonságait és azok lehetséges változásait, valamint a hajlítási folyamatot, a hidraulikus nyomást az alakítási folyamat során, a tengelyirányú előtolás bevonásával vagy anélkül.
