Ce este hidroformarea – Un ghid suprem pentru începători și experți
Care este sensul hidroformarii? Hidroformarea este o tehnică de fabricație folosită pentru a manipula metale maleabile în diferite părți complexe. În acest articol, ne vom scufunda adânc în complexitățile procesului de hidroformare pentru a înțelege.
Ce este hidroformarea?
Hidroformarea înseamnă și denumită formatoare de fluide este o tehnică modernă de fabricație care utilizează fluid de înaltă presiune și matriță de turnare pentru a fabrica metale flexibile. Materialele metalice obișnuite cu această tehnică includ; aluminiu, oțel, alamă, oțel inoxidabil etc.
Tubul sau foaia de metal este plasată pe o matriță și se aplică presiunea fluidului. Acest lucru forțează metalul să preia forma cavității matriței.
Hidroformarea
Cum funcționează hidroformarea? Pentru procesul de hidroformare a tablei o tablă și o singură matriță; se foloseşte cavitatea sau poansonul. Fluidul sub presiune hidraulic apasă pe tabla, forțând-o să adopte conturul cavității.
În timp ce în metoda de formare a fluidului tubului, metalul tubului este poziționat între două matrițe și presiunea hidraulică este forțată în tub. Această presiune împinge tubul spre exterior forțându-l să intre în cavitatea matriței asumându-și forma.
În ambele tehnici de hidroformare, sudarea pieselor este eliminată, rezultând o finisare de înaltă calitate a suprafeței pieselor.
Avantajele procesului de hidroformare
Există beneficii ale utilizării procesului de formare fluidă ca proces de fabricare a metalului și acestea includ;
- Hidroformarea este ideală pentru formarea pieselor metalice complexe cu modele și contururi neregulate.
- Nu necesită sudarea a două jumătăți ca în metodele vechi, acest lucru asigură că formele rezultate au o finisare netedă a suprafeței. Aceasta menține calitatea materialului metalic utilizat.
- Elimină șansele ca piesele fabricate să revină la forma originală.
- Hidroformarea este foarte specifică, rezultând astfel piese care se leagă în mod egal cu alte piese metalice.
- Diluarea materialului este redusă în procesul de hidroformare datorită preciziei sale ridicate în dimensiune și proces de formare.
- Piesele metalice formate prin această metodă au greutatea redusă și cu rezistență metalică îmbunătățită.
- Este, în general, o tehnică de economisire a costurilor, deoarece reduce cazurile de risipă de materiale, etapele suplimentare și reduce costul forței de muncă.
Limitele hidroformarii
Ca orice altă tehnică de formare a metalelor, hidroformarea are, de asemenea, dezavantajele sale, deși minime.
- Necesită capital inițial mare pentru achiziționarea echipamentelor de hidroformare.
- Timpul ciclului este mai lent în procesul de hidroformare limitând numărul de piese produse într-o anumită perioadă.
Hidroformarea tuburilor vs hidroformarea tablei
Atat hidroformarea tuburilor cat si a tablei sunt un tip de procese de fabricatie care sunt aplicate in diferite industrii.
Hidroformarea tuburilor
Hidroformarea tubului mai este denumită „formare internă la înaltă presiune sau IHPF. Acest proces de fabricare a metalului folosește un tub metalic ca materie primă sau semifabricat plasat între două matrițe.
Înainte de începerea procesului de hidroformare, tubul de metal este trecut printr-un proces de îndoire a tubului. Această etapă de prefabricare asigură că metalul brut este curbat corespunzător pentru a-l permite să se potrivească între matrițe.
Hidroformarea tuburilor
Odată montat între matrițe și capete sigilate, un fluid hidraulic de înaltă presiune este trecut în interiorul tubului. Acest lucru forțează tubul să se umfle în exterior în cavitatea matriței luându-și forma.
Fabricarea tuburilor metalice este aplicată în mod obișnuit în industria aerospațială, sanitară și auto, în care piesele de tub ușoare sunt componente esențiale.
Hidroformarea tablei
După cum sugerează și numele, acest tip de fabricație folosește tabla de metal ca materie primă sau semifabricată. Utilizează o singură matriță, spre deosebire de hidroformarea tubului, care necesită două matrițe, ceea ce o face costisitoare.
Hidroformarea tablei plasează materialul din tablă pe o presă de hidroformare și aplică presiune fluidă împotriva acesteia. Această presiune forțează foaia de metal să se conformeze formei matriței pe care o apasă.
Unele dintre domeniile în care acest proces este aplicabil includ; dispozitive medicale, apărare, aerospațială, printre altele.
Hidroformarea tablei
Comparând Deep Draw Proces de ștanțare și hidroformare
Ștanțarea prin ambutisare adâncă este o tehnică de fabricare a metalului care folosește forța de compresie pentru a forma cavități, cilindri sau cupe din semifabricat de metal.
Procesul de hidroformare, pe de altă parte, transformă semifabricatele metalice în formă de matriță cu ajutorul presiunii fluidului hidraulic.
Uneltele de hidroformare sunt fabricate din fontă, în timp ce sculele de ambutisare adâncă sunt realizate din oțel călit. Oțelul este mai scump în comparație cu fonta.
De obicei, procesul de hidroformare este simplu și produce piese rezistente de înaltă calitate, utilizate de preferință în industria auto și aerospațială.
Ștampilare Deep Draw
În timp ce hidroformarea reduce subțierea materialului, ștanțarea în adâncime duce la subțierea materialului.
Hidroformarea este mai ieftină decât ștanțarea cu ambutisare adâncă în ceea ce privește costul de dezvoltare, deoarece nu are nevoie de un instrument nou de fiecare dată. În schimb, numai tipul de material și dimensiunile grosimii peretelui pot fi modificate pentru a obține forme sau piese noi.
Costul de procesare cu embotire adâncă este eficient numai în producția la scară largă datorită expertizei necesare și costurilor cu scule. Acest lucru este contrar procesului de hidroformare, care este în general mai ieftin de la costul inițial al sculelor până la costul de procesare.
Metoda de desenare adâncă este rigidă în design, deoarece necesită crearea de noi instrumente cu fiecare design nou. Procesul de hidroformare permite o serie de modificări de proiectare, făcându-l mai flexibil decât tragerea adâncă.
Hidroformarea este foarte precisă, ceea ce duce la pierderi reduse sau deloc de material, ștanțarea cu ambutisare adâncă are pierderi mai mari de material.
Procesul de hidroformare necesită un ciclu mai scurt în producția la scară largă de modele complexe. Ștanțarea cu ambutisare adâncă necesită cicluri de producție mai lungi pentru configurații de design complicate.
Hidroformarea produce finisaje netede de înaltă calitate în comparație cu ștanțarea adâncă care lasă zgârieturi pe suprafețele produsului. Acest lucru reduce costurile pentru industrii precum cea aerospațială care necesită standarde de finisare lustruită.
Factorul de luat în considerare în hidroformare
Ca orice alt proces de fabricație, există factori care afectează procesul de hidroformare și rezultatul acestuia. Unele dintre variabilele cheie pe care trebuie să le analizați atunci când luați în considerare tehnica de hidroformare sunt:
Temperatura
Temperatura afectează cantitatea de forță care trebuie aplicată în timpul procesului de hidroformare a metalului și măsura în care un semifabricat este maleabil. Unele semifabricate metalice își pierd formidabilitatea dincolo de anumite niveluri de temperatură.
Presiune
Procesul de hidroformare aplică presiune a fluidului pentru a obține formarea piesei. Presiunea aplicată este predeterminată în funcție de rezistența la tracțiune a materialului semifabricat. Cu cât metalul este mai puternic, cu atât presiunea aplicată este mai mare.
În plus, formarea diferitelor părți necesită niveluri diferite de presiune și timp de expunere la presiune pentru a le forma.
Material
Alegerea materialului este critică în hidroformare, deoarece se limitează la materialele ductile și afectează, de asemenea, caracteristicile cerințelor componentelor.
Perioada de proces și calea de încărcare
Cunoașterea parametrilor procesului, cum ar fi valorile presiunii hidraulice de cuplat și traseul sarcinii de urmat, sunt esențiale pentru o formare precisă. Aceste valori pot fi determinate prin efectuarea procesului de simulare pe tipul de material și proiectarea pieselor dorite în prealabil.
Valorile generate din procesul experimental și calea de încărcare determinată vor ajuta în procesul de hidroformare propriu-zis.
Lubrifianți
Ungerea suprafeței este importantă în acest proces, deoarece minimizează frecarea și încurajează fluxul de material care afectează performanța generală a procesului. Dimpotrivă, frecarea este, de asemenea, necesară pentru a acționa ca control al fluxului de material pentru a preveni nivelul de subțiere a materialului.
Proces de hidroformare pas cu pas
Pasul 1: Procesul de hidroformare începe prin configurarea sculelor care constă în:
- Cameră mamă sau superioară care constă dintr-o cameră de fluid presurizat, diafragmă de cauciuc și tampon de uzură
- Matrița inferioară sau camera tată pot fi schimbate cu un inel și poanson. Poansonul este conectat cu piston hidraulic, suport semifabricat sau un inel
Pasul 2: Următorul pas este plasarea în siguranță a semifabricatului metalic pe camera de hidroformare pentru ca procesul să înceapă.
Camera este închisă prin scăderea sistemului hidraulic de presiune. Apoi se aplică presiune prin ridicarea poansonului de pe inelul matriței mamă.
Semifabricatul se conformează formei și modelelor de pe elementele matriței care formează piesa dorită.
Apoi, presiunea este retrasă din semifabricat, încheind un ciclu de proces de hidroformare.
Partea finală are o suprafață netedă datorită diafragmei de cauciuc din camera superioară care susține metalul semifabricat.
Pasul 3: Aceasta este etapa finală a procesului de hidroformare și se caracterizează prin îndepărtarea atât a camerei superioare, cât și a celei inferioare după depresurizare. Piesa rezultată poate fi supusă altor etape, cum ar fi tăierea cu laser, în funcție de zona sa de aplicare.
În general, risipa de material este minimă în acest proces, deoarece începe cu un semifabricat metalic de dimensiunea necesară.
Procesul de hidroformare
Factori care determină costul hidroformarii
Stabilirea costului total al procesului de hidroformare vă poate ajuta să evaluați fezabilitatea acestuia în comparație cu alte procese de fabricație.
Costul sculelor de hidroformare
Camera de hidroformare cuprinde camere de matriță feminină și masculină. Camera mamă are fluid presurizat și diafragmă din cauciuc responsabilă pentru reducerea costurilor de proces cu aproximativ 50%, așa cum vom vedea mai târziu.
În plus, uneltele de hidroformare sunt fabricate din fontă, ceea ce este mai puțin costisitor în comparație cu oțelul călit în ștanțare adâncă. Uneltele de hidroformare sunt ușor de utilizat, astfel încât nu necesită experiență pentru a fi instalate.
Costul procesului
În timpul acestui proces de fabricare a metalului, manipularea designului se realizează pur și simplu prin schimbarea tipului de material și a dimensiunilor grosimii peretelui. Același lucru nu este aplicabil în ștanțarea adânci, deoarece trebuie creat un nou instrument pentru un anumit design. Acest lucru reduce semnificativ costul procesului de hidroformare.
Costuri operaționale
Pentru a forma o anumită piesă, ștanțarea cu ambutisare adâncă necesită mai multe cicluri de presare. Pe de altă parte, hidroformarea se conformează formei matriței într-un singur ciclu de presare. Acest lucru duce la reducerea timpului de presare în hidroformare cu aproximativ 65% comparativ cu 40% în metoda de ambutire adâncă.
Costul de finisare
Diafragma de cauciuc din matrița mamă asigură ca piesa metalică formată să aibă o finisare netedă, eliminând procesele secundare precum gravarea. Acest lucru reduce costurile procesului de hidroformare. Acest lucru nu este posibil în ștanțarea cu ambutisare adâncă care lasă zgârieturi pe suprafață care trebuie îndepărtate în continuare prin procese suplimentare.
Ca rezultat, hidroformarea este preferată în producția de piese aerospațiale, precum și în aplicațiile medicale.
O reducere suplimentară a costurilor este realizată în procesul de hidroformare datorită structurii simple a sculelor, costului materialului utilizat, costului ieftin al forței de muncă de instalare etc.
Materiale potrivite pentru procesul de hidroformare
Procesul de hidroformare folosește metale care sunt ductile, cum ar fi aluminiu, oțel, cupru, alamă, etc. În această secțiune, ne uităm îndeaproape de ce sunt materialele preferate pentru procesul de hidroformare.
Aluminiu: Este un metal moale, ușor și durabil, ușor de adaptat în diferite forme de matriță. Acest lucru îl face unul dintre metalele populare utilizate în multe industrii.
Alamă: Fabricarea alamei este ușoară pentru faptul că este mai puțin problematică și ia cu ușurință forma mucegaiului cu finisaj neted.
Cupru: cuprul este un metal maleabil care este versatil datorită altor caracteristici, cum ar fi conductivitatea electrică și termică, rezistenta la coroziune etc. Tuburile și foile sale sunt componente utilizate pe scară largă în diverse industrii.
Inconel: Acesta este un aliaj special cunoscut pentru toleranța sa excelentă la condiții extreme, cum ar fi temperatura, presiunea sau sarcina mecanică. Este format la comandă în piese care pot fi utilizate pentru piesele de motoare în ambarcațiunile aerospațiale unde temperaturile sunt foarte ridicate.
Oţel inoxidabil: Acesta este un metal de înaltă calitate care este popular în diverse industrii datorită proprietăților sale dorite. Este cunoscut pentru rezistență, durabilitate, fără rugină, printre multe altele. Materialul din oțel inoxidabil poate fi fabricat în piese complexe fără a se rupe sau crăpa.
Alte materiale care sunt utilizate în scopuri specifice denumite astfel materiale de specialitate includ:
Hastelloy: Acest superaliaj este realizat din combinarea nichel-crom-fier-molibden, ceea ce îl face excelent pentru condiții extrem de corozive. Produce piese fără sudură potrivite pentru utilizarea în fabrici chimice care sunt foarte corozive, reducând astfel șansele de defectare a pieselor.
Waspaloy: Acest superaliaj puternic de nichel este suficient de dur pentru a fi utilizat în construcția de turbine, aerospațiale etc.
Aplicații ale procesului de hidroformare
Puteți realiza multe piese și componente prin procesul de hidroformare. Practic toate industriile au beneficiat de această tehnică de fabricare a tablei.
Iată câteva exemple:
| Industrie | Exemple de piese |
| Industria auto | · Hote
· Panouri · Piese de frana, · Scuturi de motor · Rezervoare de gaz · Capace senzori etc. |
| Industria de îngrijire a sănătății | · Capace pentru gunoi de praf
· Echipament chirurgical · Tavi de sterilizare a instrumentelor etc. |
| Industria alimentară | · Tavi
· Storcatoare · Îmbrăcăminte, etc. |
| Industria de apărare | · Carcasa aeronavei
· Capacele motorului · Echipamente de protecție etc. |
| Industria iluminatului | · Carcasă uşoară
· Cutii electrice |
Concluzie
În concluzie, procesul de hidroformare este o metodă avansată de modelare a metalelor care poate fi utilizată în diverse industrii de producție. Este evident mai ieftin și mai eficient decât tehnicile tradiționale de fabricare a metalelor.
La Tsinfa CNC Equipment, producem o gamă de mașini CNC concepute pentru o gamă largă de aplicații - discutați cu noi acum pentru orice întrebări.
