การทำไฮโดรฟอร์มคืออะไร – สุดยอดคู่มือสำหรับผู้เริ่มต้นและผู้เชี่ยวชาญ

ไฮโดรฟอร์มิงหมายถึงอะไร? การขึ้นรูปด้วยไฮโดรฟอร์มเป็นเทคนิคการผลิตที่ใช้ในการแปรรูปโลหะอ่อนให้เป็นชิ้นส่วนที่ซับซ้อนต่างๆ ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกถึงความซับซ้อนของกระบวนการไฮโดรฟอร์มเพื่อความเข้าใจของคุณ

ไฮโดรฟอร์มิงคืออะไร?

ค่าเฉลี่ยไฮโดรฟอร์มิงยังเรียกอีกอย่างว่า ขึ้นรูปของเหลว เป็นเทคนิคการผลิตสมัยใหม่ที่ใช้ของเหลวแรงดันสูงและแม่พิมพ์ขึ้นรูปเพื่อผลิตโลหะที่มีความยืดหยุ่น วัสดุโลหะทั่วไปที่มีเทคนิคนี้ได้แก่ อลูมิเนียม เหล็ก ทองเหลือง สแตนเลส ฯลฯ

วางท่อหรือแผ่นโลหะไว้บนแม่พิมพ์และใช้แรงดันของเหลว สิ่งนี้จะบังคับให้โลหะมีรูปร่างเหมือนช่องแม่พิมพ์

การทำไฮโดรฟอร์ม

ไฮโดรฟอร์มิงทำงานอย่างไร? สำหรับกระบวนการไฮโดรฟอร์มแบบแผ่น ต้องใช้แผ่นโลหะและมีแม่พิมพ์เพียงอันเดียว ใช้ช่องหรือหมัด ของเหลวความดันไฮดรอลิกกดทับแผ่นโลหะเพื่อบังคับให้ปรับรูปทรงของช่อง

ในขณะที่วิธีการขึ้นรูปของเหลวในท่อ โลหะของท่อจะอยู่ระหว่างแม่พิมพ์สองตัวและแรงดันไฮดรอลิกถูกดันเข้าไปในท่อ แรงดันนี้จะดันท่อออกไปด้านนอกโดยบังคับให้เข้าไปในโพรงแม่พิมพ์โดยถือว่ามีรูปร่าง

ในเทคนิคไฮโดรฟอร์มทั้งสองแบบ การเชื่อมชิ้นส่วนจะถูกกำจัดออกไป ส่งผลให้พื้นผิวของชิ้นส่วนมีคุณภาพสูง

ข้อดีของกระบวนการไฮโดรฟอร์ม

การใช้กระบวนการขึ้นรูปของเหลวเป็นกระบวนการผลิตโลหะของคุณมีประโยชน์หลายประการ ได้แก่

การทำไฮโดรฟอร์มเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขึ้นรูปชิ้นส่วนโลหะที่ซับซ้อนซึ่งมีลวดลายและรูปทรงที่ไม่ปกติ
ไม่จำเป็นต้องเชื่อมสองซีกเหมือนวิธีเก่า ซึ่งจะทำให้รูปทรงที่ได้มีพื้นผิวเรียบ สิ่งนี้จะรักษาคุณภาพของวัสดุโลหะที่ใช้
ช่วยลดโอกาสที่ชิ้นส่วนที่ประดิษฐ์ขึ้นจากการดีดตัวกลับคืนสู่รูปร่างเดิม
การทำไฮโดรฟอร์มมีความจำเพาะสูง จึงส่งผลให้ชิ้นส่วนต่างๆ ประสานกันได้อย่างราบรื่นกับชิ้นส่วนโลหะอื่นๆ
การทำให้ผอมบางของวัสดุลดลงในกระบวนการไฮโดรฟอร์ม เนื่องจากมีความแม่นยำสูงในกระบวนการขึ้นรูปและขนาด
ชิ้นส่วนโลหะที่ขึ้นรูปด้วยวิธีนี้จะลดน้ำหนักลงและมีความแข็งแรงของโลหะดีขึ้น
โดยทั่วไปเป็นเทคนิคการประหยัดต้นทุน โดยจะช่วยลดกรณีของการสูญเสียวัสดุ เพิ่มขั้นตอน และลดต้นทุนค่าแรง

ข้อจำกัดของไฮโดรฟอร์มิง

เช่นเดียวกับเทคนิคการขึ้นรูปโลหะอื่นๆ การขึ้นรูปด้วยไฮโดรฟอร์มก็มีข้อเสียแม้ว่าจะน้อยมากก็ตาม

ต้องใช้เงินทุนเริ่มต้นสูงในการซื้ออุปกรณ์ไฮโดรฟอร์ม
รอบเวลาจะช้าลงในกระบวนการไฮโดรฟอร์มซึ่งจำกัดจำนวนชิ้นส่วนที่ผลิตภายในระยะเวลาที่กำหนด

การขึ้นรูปไฮโดรฟอร์มแบบท่อเทียบกับการขึ้นรูปไฮโดรฟอร์มโลหะแผ่น

การทำไฮโดรฟอร์มทั้งแบบท่อและแบบแผ่นเป็นกระบวนการผลิตประเภทหนึ่งที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ

การขึ้นรูปด้วยท่อไฮโดรฟอร์ม

การทำไฮโดรฟอร์มแบบท่อเรียกอีกอย่างว่า 'การขึ้นรูปแรงดันสูงภายใน หรือ IHPF กระบวนการผลิตโลหะนี้ใช้ท่อโลหะเป็นวัตถุดิบหรือช่องว่างระหว่างแม่พิมพ์สองตัว

ก่อนที่กระบวนการไฮโดรฟอร์มจะเริ่มต้นขึ้น ท่อโลหะจะถูกนำผ่านกระบวนการดัดท่อ ขั้นตอนก่อนการผลิตนี้ช่วยให้แน่ใจว่าโลหะดิบมีการโค้งงออย่างเหมาะสมเพื่อให้พอดีกับระหว่างแม่พิมพ์

การขึ้นรูปด้วยท่อไฮโดรฟอร์ม

เมื่อปิดผนึกระหว่างแม่พิมพ์และปลายแล้ว น้ำมันไฮดรอลิกแรงดันสูงจะถูกส่งผ่านเข้าไปในท่อ สิ่งนี้จะบังคับให้ท่อยื่นออกมาด้านนอกเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปร่าง

การผลิตท่อโลหะมักใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ประปา และยานยนต์ ซึ่งชิ้นส่วนท่อน้ำหนักเบาเป็นส่วนประกอบสำคัญ

การขึ้นรูปด้วยแผ่นไฮโดรฟอร์ม

ตามชื่อที่แสดง การผลิตประเภทนี้จะใช้แผ่นโลหะเป็นวัตถุดิบหรือแผ่นเปล่า ใช้แม่พิมพ์ตัวเดียวซึ่งต่างจากการทำท่อไฮโดรฟอร์มซึ่งต้องใช้แม่พิมพ์สองตัวซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายสูง

การทำไฮโดรฟอร์มแบบแผ่นจะวางวัสดุโลหะแผ่นไว้บนเครื่องอัดไฮโดรฟอร์มิง และใช้แรงดันของเหลวกับวัสดุดังกล่าว แรงกดนี้จะทำให้แผ่นโลหะต้องปรับให้เข้ากับรูปร่างของแม่พิมพ์ที่กดทับ

บางส่วนของพื้นที่ที่กระบวนการนี้มีผลบังคับใช้ ได้แก่ อุปกรณ์ทางการแพทย์ การป้องกัน การบินและอวกาศ และอื่นๆ

การขึ้นรูปด้วยแผ่นไฮโดรฟอร์ม

การเปรียบเทียบ วาดลึก กระบวนการปั๊มและไฮโดรฟอร์ม

การปั๊มขึ้นรูปลึกเป็นเทคนิคการผลิตโลหะที่ใช้แรงอัดเพื่อสร้างโพรง กระบอกสูบ หรือถ้วยจากโลหะเปล่า

ในทางกลับกัน กระบวนการไฮโดรฟอร์มิงจะเปลี่ยนช่องว่างโลหะให้เป็นรูปร่างแม่พิมพ์โดยใช้แรงดันของเหลวไฮดรอลิก

เครื่องมือไฮโดรฟอร์มิงทำจากเหล็กหล่อ ในขณะที่เครื่องมือเจาะลึกทำจากเหล็กชุบแข็ง เหล็กมีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อ

โดยปกติ กระบวนการไฮโดรฟอร์มจะตรงไปตรงมาและผลิตชิ้นส่วนคุณภาพสูงที่แข็งแกร่งซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอวกาศโดยเฉพาะ

การประทับตราแบบลึก

ในขณะที่ไฮโดรฟอร์มิงช่วยลดการทำให้วัสดุบางลง การปั๊มขึ้นรูปลึกจะนำไปสู่การทำให้วัสดุบางลง

การทำไฮโดรฟอร์มมิ่งมีราคาถูกกว่าการปั๊มขึ้นรูปลึกในแง่ของต้นทุนการพัฒนา เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือใหม่ทุกครั้ง แต่สามารถเปลี่ยนได้เฉพาะประเภทวัสดุและขนาดความหนาของผนังเพื่อให้ได้รูปทรงหรือชิ้นส่วนใหม่

ต้นทุนการประมวลผลแบบดึงลึกจะมีประสิทธิภาพเฉพาะในการผลิตขนาดใหญ่เท่านั้น เนื่องจากต้องใช้ความเชี่ยวชาญและต้นทุนเครื่องมือ ซึ่งตรงกันข้ามกับกระบวนการไฮโดรฟอร์มซึ่งโดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่าตั้งแต่ต้นทุนเครื่องมือเริ่มต้นจนถึงต้นทุนการประมวลผล

วิธีการวาดแบบลึกนั้นเข้มงวดในการออกแบบเนื่องจากต้องมีการสร้างเครื่องมือใหม่พร้อมกับการออกแบบใหม่ทุกครั้ง กระบวนการไฮโดรฟอร์มิงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่หลากหลาย ทำให้มีความยืดหยุ่นมากกว่าการวาดแบบลึก

การทำไฮโดรฟอร์มมีความแม่นยำสูง ทำให้สูญเสียวัสดุเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การปั๊มขึ้นรูปลึกทำให้สิ้นเปลืองวัสดุมากกว่า

กระบวนการไฮโดรฟอร์มิงใช้เวลาวงจรสั้นลงในการผลิตลวดลายที่ซับซ้อนในปริมาณมาก การปั๊มขึ้นรูปลึกจะใช้เวลาในวงจรการผลิตนานขึ้นสำหรับการกำหนดค่าการออกแบบที่ซับซ้อน

การทำไฮโดรฟอร์มมิ่งจะให้ผลลัพธ์ที่เรียบเนียนคุณภาพสูง เมื่อเทียบกับการปั๊มขึ้นรูปลึกซึ่งทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนพื้นผิวผลิตภัณฑ์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศที่ต้องการมาตรฐานการตกแต่งที่สวยงาม

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการทำไฮโดรฟอร์มิง

เช่นเดียวกับกระบวนการผลิตอื่นๆ มีปัจจัยที่ส่งผลต่อกระบวนการไฮโดรฟอร์มและผลลัพธ์ ตัวแปรสำคัญบางประการที่ต้องพิจารณาในขณะที่พิจารณาเทคนิคไฮโดรฟอร์มิงคือ:

อุณหภูมิ

อุณหภูมิส่งผลต่อปริมาณแรงที่ต้องใช้ในระหว่างกระบวนการไฮโดรฟอร์มของโลหะ และขอบเขตของความอ่อนตัวของช่องว่างได้ ช่องว่างโลหะบางชิ้นสูญเสียความน่าเกรงขามเกินกว่าระดับอุณหภูมิที่กำหนด

ความดัน

กระบวนการไฮโดรฟอร์มมิงใช้แรงดันของเหลวเพื่อสร้างชิ้นส่วน แรงกดที่ใช้จะถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยขึ้นอยู่กับความต้านทานแรงดึงของวัสดุเปล่า โลหะยิ่งแข็งแรงก็ยิ่งใช้แรงดันมากขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ การก่อตัวของชิ้นส่วนต่างๆ ต้องใช้ระดับความดันและระยะเวลาในการสัมผัสแรงดันที่แตกต่างกันเพื่อสร้างชิ้นส่วนเหล่านั้น

วัสดุ

การเลือกใช้วัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่งในการขึ้นรูปไฮโดรฟอร์ม เนื่องจากจำกัดเฉพาะวัสดุที่มีความเหนียว และยังส่งผลต่อคุณลักษณะข้อกำหนดของชิ้นส่วนอีกด้วย

ระยะเวลากระบวนการและเส้นทางการโหลด

การทราบพารามิเตอร์ของกระบวนการ เช่น ค่าความดันไฮดรอลิกที่ต้องมีส่วนร่วมและเส้นทางโหลดที่ต้องปฏิบัติตามเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างรูปแบบที่แม่นยำ ค่าเหล่านี้สามารถกำหนดได้โดยดำเนินกระบวนการจำลองประเภทวัสดุและการออกแบบชิ้นส่วนที่ต้องการล่วงหน้า

ค่าที่สร้างจากกระบวนการทดลองและเส้นทางโหลดที่กำหนดจะช่วยในกระบวนการไฮโดรฟอร์มจริง

น้ำมันหล่อลื่น

การหล่อลื่นพื้นผิวเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการนี้ เนื่องจากจะช่วยลดแรงเสียดทานและส่งเสริมการไหลของวัสดุ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการโดยรวม ในทางตรงกันข้าม แรงเสียดทานยังจำเป็นเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมการไหลของวัสดุ เพื่อป้องกันระดับการทำให้วัสดุบางลง

กระบวนการไฮโดรฟอร์มแบบทีละขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1: กระบวนการไฮโดรฟอร์มมิงเริ่มต้นจากการติดตั้งเครื่องมือซึ่งประกอบด้วย:

ห้องตัวเมียหรือห้องด้านบนที่ประกอบด้วยห้องของเหลวที่มีแรงดัน ไดอะแฟรมยาง และแผ่นกันสึก
ห้องล่างหรือห้องชายสามารถสลับกับแหวนและหมัดได้ หมัดเชื่อมต่อลูกสูบไฮดรอลิก, ตัวยึดเปล่าหรือแหวน

ขั้นตอนที่ 2: ขั้นตอนต่อไปคือการวางโลหะว่างไว้อย่างแน่นหนาบนห้องไฮโดรฟอร์มิงเพื่อให้กระบวนการเริ่มต้น

ห้องนี้ปิดโดยการลดระบบแรงดันไฮดรอลิกลง จากนั้นใช้แรงกดโดยการยกหมัดบนแหวนดายตัวเมีย

ช่องว่างสอดคล้องกับรูปร่างและลวดลายบนส่วนประกอบแม่พิมพ์ที่สร้างส่วนที่ต้องการ

ถัดไป แรงดันจะถูกถอนออกจากช่องว่างเพื่อสิ้นสุดรอบกระบวนการไฮโดรฟอร์ม

ส่วนสุดท้ายมีพื้นผิวเรียบเนื่องจากมีไดอะแฟรมยางในห้องด้านบนที่รองรับโลหะเปล่า

ขั้นตอนที่ 3: นี่เป็นขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการไฮโดรฟอร์มและมีคุณลักษณะเฉพาะคือการกำจัดห้องทั้งด้านบนและด้านล่างออกหลังจากการลดแรงดัน ชิ้นส่วนที่ได้อาจต้องผ่านขั้นตอนอื่นๆ เช่น การตัดด้วยเลเซอร์ ขึ้นอยู่กับพื้นที่การใช้งาน

โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการนี้สิ้นเปลืองวัสดุน้อยที่สุด เนื่องจากกระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยโลหะเปล่าตามขนาดที่ต้องการ

กระบวนการไฮโดรฟอร์ม

ปัจจัยที่กำหนดต้นทุนของการไฮโดรฟอร์มิง

การกำหนดต้นทุนโดยรวมของกระบวนการไฮโดรฟอร์มสามารถช่วยให้คุณประเมินความเป็นไปได้เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตอื่นๆ

ต้นทุนเครื่องมือไฮโดรฟอร์ม

ห้องไฮโดรฟอร์มประกอบด้วยŪ