Idroformatura del foglioModifica
Questo processo è basato sul brevetto del 1950 per l’idroformatura di Fred Leuthesser, Jr. e John Fox della Schaible Company di Cincinnati, Ohio negli Stati Uniti. Era originariamente usato nella produzione di beccucci da cucina. Questo è stato fatto perché oltre al rafforzamento del metallo, l’hydromolding produceva anche parti meno “granulose”, permettendo una più facile rifinitura del metallo.Nell’idroformatura del foglio ci sono la formazione della vescica (dove c’è una vescica che contiene il liquido; nessun liquido contatta il foglio) e l’idroformatura dove il liquido contatta il foglio (nessuna vescica). La formatura della vescica è talvolta chiamata flexforming. La formatura con il fluido a contatto diretto con la parte può essere fatta sia con un punzone solido maschio (questa versione è a volte chiamata imbutitura idromeccanica) sia con una matrice solida femmina. Nell’imbutitura idromeccanica, un pezzo è posto su un anello di imbutitura (porta-scatola) sopra un punzone maschio, poi una camera idraulica circonda il pezzo e una pressione iniziale relativamente bassa mette il pezzo contro il punzone. Il punzone viene poi sollevato nella camera idraulica e la pressione viene aumentata fino a 100 MPa (15000 psi) che forma il pezzo intorno al punzone. Poi la pressione viene rilasciata e il punzone viene ritirato, la camera idraulica viene sollevata e il processo è completo.
Tra queste tecniche, il test di rigonfiamento idraulico permette un maggiore indurimento del materiale in fogli con operazioni di stiramento distinte e fornisce una migliore precisione di forma per pezzi complessi. Quindi, selezionando il materiale appropriato e i parametri di formatura per lo studio del rigonfiamento idraulico della lamiera si possono determinare le curve limite di formatura (FLC).
Significato
- La prova idraulica di rigonfiamento è più appropriata per le operazioni di formatura della lamiera in quanto la modalità di deformazione è bi-assiale piuttosto che monoassiale. Inoltre fornisce curve di flusso per i materiali con una gamma estesa di livelli di deformazione plastica fino al 70% prima che si verifichi lo scoppio.
- È utile generare le FLC che saranno un senso affidabile di input di riferimento per il solutore esplicito come LS-DYNA. Questi FLC ottenuti sono usati come input della curva di carico per tali solutori per l’analisi.
- FLCs servono anche al meglio per identificare la zona esatta per le operazioni di formatura senza essere affetti da necking localizzato e altri possibili difetti durante la formatura.
- La prova idraulica di rigonfiamento sarebbe utile per calcolare il coefficiente di incrudimento “n” (cioè Coefficiente di incrudimento) del materiale, per determinare la capacità del materiale di essere formato.
- Un approccio semplice e versatile.
- Una distribuzione controllata della pressione sulla superficie della parte durante la formatura può essere usata per “controllare” lo spessore del foglio e rimandare il necking localizzato.
- L’uso di una sola superficie di forma, che risparmia tempo e spese nella fabbricazione degli utensili. L’assenza di un contatto rigido dell’utensile su una superficie riduce anche l’attrito superficiale e quindi i difetti di superficie, ottenendo una buona finitura superficiale.
Nomi alternativi, altre varianti e processi similiModifica
- Hydromec (imbutitura idromeccanica profonda)
- Aquadraw
- Formazione a colata
- Formazione esplosiva
- Per pezzi grandi, L’idroformatura esplosiva può generare la pressione di formatura semplicemente facendo esplodere una carica sopra la parte (completa di stampo evacuato) che è immersa in una piscina d’acqua. L’attrezzatura può essere molto più economica di quella che sarebbe necessaria per qualsiasi processo di tipo pressa. Il processo di idroformatura in uno stampo funziona anche usando solo un’onda d’urto in aria come mezzo di pressione. In particolare quando gli esplosivi sono vicini al pezzo, gli effetti d’inerzia rendono il risultato più complicato rispetto alla formatura con la sola pressione idrostatica.
- Formazione di tamponi in gomma
Idroformatura di tubiModifica
Nella idroformatura di tubi ci sono due pratiche principali: alta pressione e bassa pressione.Con il processo ad alta pressione il tubo è completamente racchiuso in uno stampo prima della pressurizzazione del tubo. Nella bassa pressione il tubo è leggermente pressurizzato ad un volume fisso durante la chiusura dello stampo (questo era chiamato il processo Variform). Storicamente, il processo è stato brevettato negli anni ’50, ma si è diffuso industrialmente negli anni ’70 per la produzione di grandi giunti a T per l’industria del petrolio e del gas. Oggi è usato soprattutto nel settore automobilistico, dove si trovano molte applicazioni industriali. È anche un metodo di scelta per diversi membri tubolari di biciclette.Nella idroformatura del tubo la pressione viene applicata all’interno di un tubo che è tenuto da stampi con le sezioni trasversali e le forme desiderate. Quando gli stampi sono chiusi, le estremità del tubo sono sigillate da punzoni assiali e il tubo viene riempito di fluido idraulico. La pressione interna può arrivare fino a qualche migliaio di bar e fa sì che il tubo si calibri contro le matrici. Il fluido viene iniettato nel tubo attraverso uno dei due punzoni assiali. I punzoni assiali sono mobili e la loro azione è necessaria per fornire una compressione assiale e per alimentare il materiale verso il centro del tubo rigonfiato. I contropunzoni trasversali possono anche essere incorporati nello stampo di formatura per formare sporgenze con un piccolo rapporto diametro/lunghezza. I contropunzoni trasversali possono anche essere usati per forare il pezzo alla fine del processo di formatura.
Progettare il processo è stato in passato un compito impegnativo, poiché la modellazione analitica iniziale è possibile solo per casi limitati. I progressi in FEA e FEM negli ultimi anni hanno permesso ai processi di idroformatura di essere più ampiamente progettati per varietà di parti e materiali. Spesso le simulazioni FEM devono essere eseguite per trovare una soluzione di processo fattibile e per definire le curve di carico corrette: pressione vs. tempo e avanzamento assiale vs. tempo. Nel caso di parti idroformate più complesse, il tubo deve essere pre-curvato prima di essere caricato nello stampo di idroformatura. La piegatura viene fatta in modo sequenziale lungo la lunghezza del tubo, con il tubo che viene piegato intorno ai dischi di piegatura (o matrici) man mano che la lunghezza del tubo viene introdotta. La piegatura può essere fatta con o senza mandrini. Questa ulteriore complessità del processo aumenta ulteriormente la dipendenza dal FEM per la progettazione e la valutazione dei processi di produzione. La fattibilità di un processo di idroformatura deve prendere in considerazione le proprietà iniziali del materiale del tubo e il suo potenziale di variazione, insieme al processo di piegatura, alla pressione idraulica durante tutto il processo di formatura, all’inclusione dell’alimentazione assiale o meno, al fine di prevedere la formabilità del metallo.
