Hidroforming Nedir – Yeni Başlayanlar ve Uzmanlar İçin Mükemmel Bir Kılavuz

Hidroformlamanın anlamı nedir? Hidroforming, dövülebilir metalleri çeşitli karmaşık parçalara dönüştürmek için kullanılan bir üretim tekniğidir. Bu makalede, anlamanız için hidroforming işleminin inceliklerini derinlemesine inceleyeceğiz.

Hidroforming Nedir?

Hidroformlama anlamı aynı zamanda şu şekilde de ifade edilir: sıvı oluşturan esnek metaller üretmek için yüksek basınçlı sıvı ve kalıplama kalıbı kullanan modern bir üretim tekniğidir. Bu teknikte yaygın olarak kullanılan metal malzemeler arasında; alüminyum, çelik, pirinç, paslanmaz çelik vb.

Metal boru veya levha bir kalıp üzerine yerleştirilir ve sıvı basıncı uygulanır. Bu, metali kalıp boşluğunun şeklini almaya zorlar.

Hidroforming

Hidroforming

Hidroforming nasıl çalışır? Sac hidroformasyon işlemi için bir metal sac ve sadece bir kalıp; boşluk veya zımba kullanılır. Hidrolik basınçlı sıvı metal levhaya baskı yaparak onu boşluğun çevre hattını benimsemeye zorlar.

Boru akışkan şekillendirme yönteminde ise boru metali iki kalıp arasında konumlandırılır ve borunun içine hidrolik basınç uygulanır. Bu basınç, boruyu dışarı doğru iter ve şeklini alarak kalıp boşluğuna doğru zorlar.

Her iki hidroforming tekniğinde de parçaların kaynaklanması ortadan kaldırılarak parçaların yüksek kaliteli yüzey kaplaması sağlanır.

Hidroforming Prosesinin Avantajları

Sıvı şekillendirme prosesini metal imalat prosesiniz olarak kullanmanın faydaları vardır ve bunlar arasında;

  • Hidroforming, düzensiz desen ve konturlara sahip karmaşık metal parçalar oluşturmak için idealdir.
  • Eski yöntemlerde olduğu gibi iki yarımın kaynaklanmasına gerek kalmaz, bu da ortaya çıkan şekillerin düzgün yüzey kaplamasına sahip olmasını sağlar. Bu, kullanılan metal malzemenin kalitesini korur.
  • Fabrikasyon parçaların orijinal şekline geri dönme olasılığını ortadan kaldırır.
  • Hidroforming son derece spesifiktir, dolayısıyla diğer metal parçalarla eşit derecede kusursuz bir şekilde bağlanan parçalar ortaya çıkar.
  • Hidroforming prosesinde boyut ve şekillendirme prosesindeki yüksek hassasiyet nedeniyle malzeme incelmesi azalır.
  • Bu yöntemle oluşturulan metal parçaların ağırlığı azaltılır ve metal mukavemeti artırılır.
  • Malzeme israfı durumlarını, ek aşamaları azaltması ve işçilik maliyetini düşürmesi nedeniyle genellikle maliyet tasarrufu sağlayan bir tekniktir.

Hidroformingin Sınırlamaları

Diğer metal şekillendirme teknikleri gibi, hidroformingin de minimal de olsa dezavantajları vardır.

  • Hidroforming ekipmanının satın alınması yüksek başlangıç sermayesi gerektirir.
  • Hidroforming prosesinde döngü süresi daha yavaştır ve belirli bir süre içerisinde üretilen parça sayısı sınırlanır.

Boru Hidroforming ve Sac Metal Hidroforming Karşılaştırması

Hem boru hem de sac hidroforming, farklı endüstrilerde uygulanan bir tür imalat işlemidir.

Tüp Hidroforming

Tüp hidroforming aynı zamanda şu şekilde de adlandırılır: 'dahili yüksek basınçlı şekillendirme veya IHPF. Bu metal imalat işleminde ham madde olarak metal bir boru veya iki kalıp arasına yerleştirilen işlenmemiş malzeme kullanılır.

Hidroforming işlemi başlamadan önce metal boru, boru bükme işleminden geçirilir. Bu ön imalat adımı, ham metalin kalıpların arasına sığmasını sağlayacak şekilde düzgün bir şekilde kavisli olmasını sağlar.

Tüp Hidroforming

Tüp Hidroforming

Kalıplar ve uçlar arasına yerleştirildikten sonra borunun içine yüksek basınçlı bir hidrolik sıvı geçirilir. Bu, tüpün şeklini alarak kalıp boşluğuna doğru dışarı doğru şişmesine neden olur.

Metal boru imalatı, hafif boru parçalarının temel bileşenler olduğu havacılık, sıhhi tesisat ve otomotiv endüstrilerinde yaygın olarak uygulanır.

Sac Hidroforming

Adından da anlaşılacağı üzere bu tip imalatta ham madde veya ham madde olarak sac kullanılmaktadır. İki kalıp gerektiren tüp hidroforminginden farklı olarak tek kalıp kullanır ve bu da onu pahalı hale getirir.

Sac hidroformlama, sac malzemeyi bir hidroforming presine yerleştirir ve buna karşı sıvı basıncı uygular. Bu basınç, metal levhayı üzerine bastırdığı kalıp şekline uymaya zorlar.

Bu sürecin uygulanabileceği alanlardan bazıları; tıbbi cihazlar, savunma, havacılık ve diğerleri.

Sac Hidroforming

Sac Hidroforming

Karşılaştırma Derin Çekme Damgalama ve Hidroform İşlemi

Derin çekme damgalama, metal işlenmemiş parçadan boşluk, silindir veya kaplar oluşturmak için sıkıştırma kuvveti kullanan bir metal imalat tekniğidir.

Hidroforming prosesi ise hidrolik sıvı basıncı yardımıyla metal ham parçaları kalıp şekline dönüştürür.

Hidroforming takımları dökme demirden, derin çekme takımları ise sertleştirilmiş çelikten yapılmıştır. Çelik, dökme demire göre daha pahalıdır.

Hidroforming prosesi genellikle basittir ve tercihen otomotiv ve havacılık endüstrilerinde kullanılan, yüksek kalitede güçlü parçalar üretir.

Derin Çekme Damgalama

Derin Çekme Damgalama

Hidroforming malzeme incelmesini azaltırken, derin çekme damgalama malzeme incelmesine neden olur.

Hidroforming, geliştirme maliyeti açısından derin çekme damgalamadan daha ucuzdur çünkü her seferinde yeni bir alete ihtiyaç duymaz. Bunun yerine yeni şekil veya parçalar elde etmek için yalnızca malzeme türü ve duvar kalınlığı boyutları değiştirilebilir.

Derin çekme işleme maliyeti, ihtiyaç duyulan uzmanlık ve takım maliyetleri nedeniyle yalnızca büyük ölçekli üretimde etkilidir. Bu, genellikle ilk takımlama maliyetinden işleme maliyetine kadar daha ucuz olan hidroforming işlemine aykırıdır.

Derin çekme yöntemi, her yeni tasarımla birlikte yeni araçların oluşturulmasını gerektirdiğinden tasarım açısından katıdır. Hidroforming işlemi, bir dizi tasarım değişikliğine izin vererek onu derin çekmeden daha esnek hale getirir.

Hidroforming son derece hassastır ve çok az malzeme kaybına neden olur veya hiç malzeme kaybına neden olmaz, derin çekme damgalamada daha yüksek malzeme israfı görülür.

Hidroforming prosesi, karmaşık modellerin büyük ölçekli üretiminde daha kısa çevrim süresi alır. Derin çekme damgalama, karmaşık tasarım konfigürasyonları için daha uzun üretim döngüsü süreleri gerektirir.

Hidroforming, ürün yüzeylerinde çizikler bırakan derin çekme damgalamaya kıyasla yüksek kalitede pürüzsüz yüzeyler üretir. Bu, havacılık ve uzay gibi cilalı son işlem standartları gerektiren endüstriler için maliyetleri azaltır.

Hidroformingde Dikkat Edilmesi Gereken Faktör

Diğer tüm üretim süreçlerinde olduğu gibi, hidroforming sürecini ve sonucunu etkileyen faktörler vardır. Hidroforming tekniğini değerlendirirken dikkate alınması gereken temel değişkenlerden bazıları şunlardır:

Sıcaklık

Sıcaklık, metal hidroformasyon işlemi sırasında uygulanacak kuvvetin miktarını ve işlenmemiş malzemenin ne ölçüde dövülebilir olduğunu etkiler. Bazı metal boşluklar belirli sıcaklık seviyelerinin ötesinde dayanıklılıklarını kaybeder.

Basınç

Hidroforming işleminde parça oluşumunu sağlamak için sıvı basıncı uygulanır. Uygulanan basınç, ham malzemenin çekme mukavemetine bağlı olarak önceden belirlenir. Metal ne kadar güçlü olursa uygulanan basınç da o kadar yüksek olur.

Ek olarak, farklı parçaların oluşumu, bunları oluşturmak için farklı seviyelerde basınç ve basınca maruz kalma süresi gerektirir.

Malzeme

Hidroformingde malzeme seçimi, sünek malzemelerle sınırlı olması ve aynı zamanda bileşen parçası gereksinim özelliklerini etkilemesi nedeniyle kritik öneme sahiptir.

İşlem Süresi ve Yükleme Yolu

Devreye alınacak hidrolik basınç değerleri ve takip edilecek yük yolu gibi proses parametrelerinin bilinmesi, hassas formasyonun anahtarıdır. İstenilen malzeme cinsi ve parça tasarımı üzerinde önceden simülasyon işlemi yapılarak bu değerler belirlenebilmektedir.

Deneysel süreçten elde edilen değerler ve belirlenen yük yolu, gerçek hidroforming sürecine yardımcı olacaktır.

Yağlayıcılar

Sürtünmeyi en aza indirdiği ve genel proses performansını etkileyen malzeme akışını teşvik ettiği için bu proseste yüzey yağlaması önemlidir. Aksine, malzeme incelmesinin önlenmesi amacıyla malzeme akışının kontrol edilmesi için sürtünmeye de ihtiyaç vardır.

Adım Adım Hidroform İşlemi

Aşama 1: Hidroforming prosesi aşağıdakilerden oluşan takım kurulumuyla başlar:

  • Basınçlı sıvı bölmesi, kauçuk diyafram ve aşınma yastığından oluşan dişi veya üst bölme
  • Alt kalıp veya erkek hazne, bir halka ve zımba ile değiştirilebilir. Delgi hidrolik pistona, ham tutucuya veya bir halkaya bağlanır

Adım 2: Bir sonraki adım, işlemin başlaması için metal ham parçanın hidroformlama odasına güvenli bir şekilde yerleştirilmesidir.

Hidrolik basınç sistemi düşürülerek hazne kapatılır. Daha sonra dişi kalıp halkası üzerindeki zımba kaldırılarak basınç uygulanır.

İşlenmemiş parça, istenen parçayı oluşturan kalıp elemanları üzerindeki şekil ve desenlere uygundur.

Daha sonra, hidroforming proses döngüsünü sonlandıran işlenmemiş parçanın basıncı geri çekilir.

Son parça, üst bölmedeki ham metali destekleyen kauçuk diyafram nedeniyle pürüzsüz bir yüzeye sahiptir.

Aşama 3: Bu, hidroforming işleminin son adımıdır ve basıncın boşaltılmasından sonra hem üst hem de alt bölmenin çıkarılmasıyla karakterize edilir. Ortaya çıkan parça, uygulama alanına göre lazer kesim gibi başka aşamalara da tabi tutulabilir.

Genellikle bu süreçte malzeme israfı minimum düzeydedir çünkü gerekli boyutta bir metal iş parçasıyla başlar.

Hidroforming Prosesi

Hidroforming Prosesi

Hidroforming Maliyetini Belirleyen Faktörler

Hidroforming işleminin genel maliyetini belirlemek, diğer üretim süreçleriyle karşılaştırıldığında fizibilitesini ölçmenize yardımcı olabilir.

Hidroforming Takım Maliyeti

Hidroforming odası dişi ve erkek kalıp odalarından oluşur. Dişi hazne, daha sonra göreceğimiz gibi, yaklaşık %50 işlem maliyetinin azaltılmasından sorumlu olan basınçlı sıvı ve kauçuk diyaframa sahiptir.

Ayrıca hidroforming takımları, derin çekme damgalamada sertleştirilmiş çeliğe göre daha az maliyetli olan dökme demirden yapılır. Hidroforming takımları kullanıcı dostu olduğundan kurulum için uzmanlığa gerek yoktur.

Süreç Maliyeti

Bu metal imalat süreci sırasında, tasarım manipülasyonu, malzeme tipinin ve duvar kalınlığı boyutunun değiştirilmesiyle basit bir şekilde gerçekleştirilir. Belirli bir tasarım için yeni bir takımın oluşturulması gerektiğinden, derin çekme damgalamada aynı durum geçerli değildir. Bu, hidroforming proses maliyetini önemli ölçüde azaltır.

İşletme maliyeti

Belirli bir parçayı oluşturmak için derin çekme damgalama birden fazla pres döngüsü gerektirir. Hidroforming ise tek bir pres döngüsünde kalıp şekline uyum sağlar. Bu, derin çekme yöntemindeki %40'a kıyasla, hidroformingde presleme süresinin yaklaşık %65 oranında azalmasına yol açar.

Bitirme Maliyeti

Dişi kalıptaki kauçuk diyafram, oluşturulan metal parçanın kabartma gibi ikincil işlemleri ortadan kaldırarak pürüzsüz bir son işleme sahip olmasını sağlar. Bu, hidroforming işleminin maliyetini azaltır. Yüzeyde ek işlemlerle daha fazla giderilmesi gereken çizikler bırakan derin çekme damgalamada bu mümkün değildir.

Sonuç olarak hidroforming, tıbbi uygulamalarda olduğu gibi havacılık ve uzay parça üretiminde de tercih edilmektedir.

Basit alet yapısı, kullanılan malzemenin maliyeti, ucuz kurulum işçiliği maliyeti vb. nedeniyle hidroforming prosesinde maliyette daha fazla azalma sağlanır.

Hidroforming Prosesine Uygun Malzemeler

Hidroforming prosesinde alüminyum, çelik, bakır, pirinç gibi sünek metaller kullanılır. Bu bölümde bunların hidroforming prosesinde neden tercih edilen malzemeler olduğuna yakından bakıyoruz.

Alüminyum: Çeşitli kalıp şekillerine kolayca uyum sağlayan, yumuşak, hafif ve dayanıklı bir metaldir. Bu onu birçok endüstride kullanılan popüler metallerden biri yapar.

Pirinç: Pirinç imalatı daha az problemli olması ve düzgün bir son işlemle kolayca kalıp şeklini alması nedeniyle kolaydır.

Bakır: Bakır, elektrik ve ısı iletkenliği, korozyona dayanıklılık gibi diğer özellikleri nedeniyle çok yönlü, dövülebilir bir metaldir. Boruları ve levhaları çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılan bileşenlerdir.

İnkonel: Sıcaklık, basınç veya mekanik yük gibi aşırı koşullara karşı mükemmel toleransı ile bilinen özel bir alaşımdır. Sıcaklıkların çok yüksek olduğu havacılık ve uzay araçlarının motor parçaları için kullanılabilecek parçalar halinde özel olarak şekillendirilmiştir.

Paslanmaz çelik: Arzu edilen özellikleri nedeniyle çeşitli endüstrilerde popüler olan yüksek dereceli bir metaldir. Diğer özelliklerinin yanı sıra sağlamlığı, dayanıklılığı ve paslanmaması ile bilinir. Paslanmaz çelik malzeme kırılmadan veya çatlamadan karmaşık parçalara dönüştürülebilir.

Özel amaçlar için kullanılan ve dolayısıyla özel malzemeler olarak anılan diğer malzemeler şunları içerir:

Hastelloy: Bu süper alaşım, nikel-krom-demir-molibdenin birleşiminden yapılmıştır ve bu da onu aşırı aşındırıcı koşullar için mükemmel kılar. Yüksek derecede korozif olan kimya tesislerinde kullanıma uygun kaynaksız parçalar üreterek parça arızası olasılığını en aza indirir.

Vaspaloy: Bu güçlü nikel süper alaşımı türbin yapımında, havacılıkta vs. kullanılabilecek kadar serttir.

Hidroforming Proses Uygulamaları

Hidroforming prosesi ile birçok parça ve bileşen yapabilirsiniz. Hemen hemen tüm endüstriler bu sac metal imalat tekniğinden yararlanmıştır.

İşte birkaç örnek:

Endüstri Parça Örnekleri
Otomotiv endüstrisi · Davlumbazlar

· Paneller

· Fren parçaları,

· Motor kalkanları

· Gaz Tankları

· Sensör kapakları vb.

Sağlık Endüstrisi · Toz kutusu kapakları

· Cerrahi ekipmanlar

· Alet sterilizasyon tepsileri vb.

Gıda endüstrisi · Tepsiler

· Meyve sıkacakları

· Kaplamalar vb.

Savunma Sanayii · Uçak gövdesi

· Motor kapakları

· Koruyucu donanımlar vb.

Aydınlatma endüstrisi · Hafif gövde

· Elektrik kutuları

Çözüm

Sonuç olarak hidroforming prosesi, çeşitli imalat endüstrilerinde kullanılabilecek gelişmiş bir metal şekillendirme yöntemidir. Geleneksel metal imalat tekniklerinden açıkça daha ucuz ve daha verimlidir.

Tsinfa CNC Equipment'ta çeşitli uygulamalar için tasarlanmış bir dizi CNC makinesi üretiyoruz - sorularınız için şimdi bizimle konuşun.