Гидроформовка

#Т_иннов_технология

2. Общая информация

#Т_иннов_описание
Гидроформовка — процессы гидравлической вытяжки или холодной листовой штамповки жидкостью, при которых сложные однокомпонентные детали получаются прессованием в форме за счет давления жидкости.

Наиболее распространенным типом гидроформовки является изменение нормального круглого сечения трубы на другое по длине заготовки. Современные технологии гидроформовки труб позволяет получать более сложные контуры, чем это было еще 20 лет назад. Эта технология активно используется в автомобилестроении и способна удовлетворить самые высокие запросы дизайнеров в этой отрасли.

При гидроформинге осуществляются два различных процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой.

Формование высоким давлением изнутри – формование пустотелых герметичных деталей. Деталь помещают в пресс-форму, которую закрывают, после чего внутренние стенки заготовки подвергают воздействию гидростатического давления жидкости, а воздух удаляют. Под действием гидростатического давления заготовка расширяется и точно повторяет очертания пресс-формы.

Гидромеханическое формование глубокой вытяжкой дает возможность за один этап изготавливать детали, которые требуют при обычной глубокой вытяжке нескольких операций. Также появляется возможность изготовить из одной заготовки такие детали, которые нельзя создать обычным прессованием. Типичными изделиями, изготовленными способом формования глубокой вытяжкой, являются детали автомобилей с глубокими, выступающими частями, такие как детали кузова и топливные баки.

Основные процессы гидроформинга представлены на рис.2—4.

Благодаря отверждению при растяжении гидроформинг позволяет изготавливать легкие высокопрочные детали сложной формы, получение которых с использованием других методов невозможно. Необходимо рассмотреть специальные требования, определяемые исходными условиями непрерывного производства. На рабочей диаграмме (рис. 5) схематически представлены пределы формования и возможные рабочие параметры.

Металлы и их сплавы, нагретые до высокой температуры (при штамповке эластичными средами с нагревом заготовки), обладают высокими фрикционными свойствами. При штамповке это вызывает налипание частиц деформируемого материала на инструмент, появление задиров на детали. В связи с этим для уменьшения трения необходимо применять смазки. Смазочные материалы используют для проведения операций, предшествующих гидроформингу, например сгибания труб, предварительного формования заготовок. Остающийся смазочный материал иногда подходит и для самого процесса гидроформинга. Во многих случаях необходимо дополнительное смазывание (иногда называемое «внешним смазыванием»), которое зависит от формы и геометрии заготовки, особенно в случае заготовок с малым радиусом кривизны и/или при использовании материалов, трудно поддающихся формованию. Набор смазочных материалов, применимых для гидроформинга, достаточно широк. Он включает смазочные масла и смеси для выдавливания, а также пастообразные и твердые пленочные смазочные покрытия.
Другим важным фактором является вторичная гидравлическая жидкость. Эта функциональная жидкость является средой, передающей давление в процессе гидроформинга, в то время как первичная гидравлическая жидкость используется в стане для обеспечения движения и уплотнения поршней и для создания противодавления. В качестве вторичной гидравлической жидкости используют водные растворы или эмульсии. Растворимость смазочного материала во вторичной гидравлической жидкости является одним из важных параметров для гидроформинга.

Преимущества технологии гидроформовки:

В строительном конструировании трубчатые конструкции получили широкое признание, так как трубы выдерживают нагрузки эффективнее, чем детали из штампованного листового металла, даже когда они свариваются в трубкообразные сборочные узлы. Гидроформовка позволяет увеличить сферу применения трубчатых конструкций в строительстве.
Гидроформованные детали снижают общий вес конструкций, количество применяемых деталей и количество сварных швов. Это также увеличивает прочность конструкций, сопротивление изгибу и крутящим деформациям.
Высокая точность геометрических размеров полученных деталей.
Сложные детали, требующие нескольких циклов штамповки традиционными способами, возможно изготовить в одном цикле гидроформовки. Гидроформовка часто позволяет добиться сокращения времени на штамповку на 60-70%.
Обеспечение более равномерной толщины формованных деталей, чем при традиционных методах вытяжки давлением.
Снижение трудоемкости изготовления сложных полых деталей в несколько раз в зависимости от сложности детали, а также их стоимости на 50-70% за счет сокращения или полного отказа от целого ряда работ;
Полная герметичность деталей, предназначенных для работы под давлением в газо- и нефтепроводах. К достоинствам этой технологии применительно к производству деталей для газо- и нефтепроводов можно отнести и тот факт, что детали проходят испытание высоким давлением непосредственно в процессе изготовления гидроформовкой, что в определенной степени заменяет операции контроля качества продукции.

Недостатки технологии гидроформовки:

Высокая стоимость изготовления деталей. Обусловлено это необходимостью изготовления дорогостоящей оснастки (штампов) для каждого вида деталей, а также высокой стоимостью капитального оборудования (специальный гидравлический пресс), требующего долгого времени на окупаемость.
Существуют ограничения по изготовлению отверстий методом гидроформовки, поэтому некоторые операции приходится производить другими методами — пробивкой или лазерной резкой.
В некоторых случаях может потребоваться последующая термическая обработка для снятия остаточных напряжений (отжиг).

В связи с этим определение необходимости использования гидроформовки — это нелегкая задача, но при определенных обстоятельствах, когда качество гораздо важнее себестоимости, эта технология позволяет значительно повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции.

2.1. Описание назначения

#Т_иннов_назначение

Гидроформовка используется для того, чтобы заменить процесс штамповки конструкции из двух частей и сварки их вместе, а также для создания сложных форм и контуров. В результате получаются детали повышенной прочности и жесткости, с облегченным весом и с высоким качеством поверхности. Гидроформовка позволяет достичь более сложной геометрии детали за счет «поддержки» упругой жидкой средой, чем при других традиционных методах деформирования.

С помощью гидроформовки можно производить различные виды операций: вырезку материала и пробивку отверстий, свободную гибку, отбортовку, вытяжку, выдавливание надписей и рисунков, штамповку подсечек.

2.2. Используемые материалы

#Т_иннов_процессы

Материалом трубных заготовок для гидравлической формовки могут быть различные металлы и сплавы, обладающие достаточной пластичностью. Используют горячекатаные и холоднотянутые трубы, трубы из коррозионно-стойких и жаропрочных легированных, а также углеродистых марок стали. Из цветных металлов применяют медь, латунь, алюминий и др. Кроме бесшовных труб также используют и сварные трубы. К тому же гидравлическая формовка позволяет изготовлять детали из биметаллических труб или получать биметаллические детали из составных труб.

2.3. Описание технологического процесса

#Т_иннов_процессы

Упрощенный процесс гидроформовки труб:

заготовки загружаются в штампы,
штампы закрываются,
производится герметизация торцов и заполнение штампов жидкостью,
гидравлическое давление увеличивается до максимального значения,
заготовка приобретает заданную форму,
готовая деталь удаляется из штампов.

https://www.youtube.com/watch?v=rsYOX7NzHI8

https://www.youtube.com/watch?v=EJ-f7g03kUY

https://www.youtube.com/watch?v=zlyhfogw6XQ

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D1%8D%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%BC%D0%B8_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BC%D0%B8#/media/File:Idroformatura_animata.gif

2.4. Серийность

#Т_иннов_серийность

Мелко и среднесерийное производство.

3. Требования по обеспечению производства

#Т_иннов_обеспечение

3.1. Используемое оборудование

#Т_иннов_оборудование

Гидравлическую формовку осуществляют на специальных многоцилиндровых гидравлических прессах, оснащенных мультипликаторами для создания в полости заготовки высокого давления с помощью автономной насосной станции. Технологические процессы гидроформовки автоматизированы благодаря оснащению прессов контроллерным управляющим устройством. Работа на прессах не требует высокой квалификации оператора, они удобны в эксплуатации и легки в обслуживании, долговечны.
Оборудование для гидроформовки производится на заводах США, Европы, Японии, а также тайванской компанией WETORY.

3.2. Требования к заготовке

#Т_иннов_заготовка
П

3.3. Требования к температуре

#Т_иннов_температура
Т

3.4. Требования к давлению

#Т_иннов_давление
Под действием гидростатического давления примерно от 2000 до 2500 атм заготовка расширяется и точно повторяет очертания пресс-формы. В последнее время при необходимости часто применяют давление от 4000 до 7000 атм, например, в случае большой толщины стенок.

3.5. Ограничения по форме и конструкции

#Т_иннов_ограничения

Ч.

3.6. Иные

#Т_иннов_иныетребования

3.7. Постобработка

#Т_иннов_обработка
Может требоваться термическая обработка для снятия остаточных напряжений (отжиг).

4. Характеристики готовых деталей

#Т_иннов_характеристики
Л.

4.1. Механические свойства

#Т_иннов_механика

Повышается прочность в сравнении с материалом до обработки.

4.2. Оптические свойства

#Т_иннов_оптика
Д.

4.3. Тепло/электро проводность

#Т_иннов_проводимость
Аналогичны исходным материалам.

4.4. Тактильные

#Т_иннов_тактильность
Изделия твердые, гладкие

4.5. Внешние признаки применяемой технологии

#Т_иннов_признаки
М.

4.6. Иные

#Т_иннов_иныехарактеристики