Hidroformarea nu mai este o tehnologie nouă, dar poate fi soluția pentru noi aplicații

este utilizată

Un leagăn al motorului este un bun exemplu al unei părți tubulare mari care poate fi modificată foarte mult odată cu procesul de hidroformare. Eagle Precision Technologies, Brantford, Ontario, Canada, a prezentat această componentă auto la cea de-a 5-a conferință și expoziție anuală de hidroformare din America de Nord din Nashville, Tennessee, sept. 19-21.

Hidroformarea nu a murit încă, potrivit Murray Mason, vicepreședinte de inginerie pentru Van-Rob, un furnizor auto de nivel 1 cu sediul în Aurora, Ont. De fapt, tehnologia de formare a tuburilor metalice poate fi la un pas de renaștere.

"Nu este la fel de nou pe cât a fost [la sfârșitul anilor 1990], iar hype-ul s-a stins. Dar veți descoperi că există o mulțime de lucruri noi de care să țineți cont", a spus el audienței adunate pentru a 5-a Conferință anuală de hidroformare din America de Nord . și Expoziție, organizată de Asociația Tube & Pipe, International® și Societatea Inginerilor de Fabricare.

Participanții au aflat direct de ceea ce a vorbit Mason. Au învățat cum instrumentele noi ajută piesele hidroformate să atingă un nou nivel de formabilitate; modul în care evoluțiile tehnologice auxiliare contribuie la eficientizarea procesului și a timpului în procesul de hidroformare; și modul în care tehnologia este utilizată în aplicații noi.

Aveți încă îndoială cu privire la viitorul hidroformării? Muammer Ko, profesor asociat și director, Centrul pentru formarea de precizie, Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia, a condus prezentarea sa cu aceste puncte:

  • SUA. folosește 25 la sută din producția mondială de petrol, iar aproape 70 la sută din acestea sunt destinate transporturilor.
  • Orice lucru care se poate face pentru a reduce 10% din greutatea unui vehicul are ca rezultat o economie de aproximativ 6% până la 8% în combustibil pentru vehiculul respectiv.
  • Una dintre cele mai bune modalități de a realiza acest tip de reducere a greutății este prin utilizarea hidroformării.

De exemplu, el a vorbit despre un suport de radiator din aluminiu pentru un vehicul de pasageri. În designul anterior, piesa a fost ștampilată, a cuprins 17 piese unice și a cântărit 16,5 kg. Partea hidroformată, pe de altă parte, cuprindea 10 părți și cântărea 11,5 kg.

Îmbunătățiri ale formabilității

Ko a subliniat acest lucru în prezentarea sa, „Hidroformarea caldă a materialelor ușoare”: Cercetătorii consideră că încorporarea aluminiului și magneziului în proiectarea pieselor auto ar putea deschide ușa către economii uriașe de greutate. De exemplu, o piesă din aluminiu care înlocuiește o piesă din oțel sau fontă înseamnă o reducere a masei de aproximativ 40 la 60 la sută.

Cu toate acestea, cheia formării acestor metale este evoluția hidroformării calde. Ștanțarea caldă este acum utilizată pentru a crește formabilitatea pieselor din aluminiu și magneziu, dar hidroformarea caldă poate însemna și mai multă reducere a greutății și consolidarea ulterioară a pieselor, în comparație cu metodele convenționale.

"Formabilitatea aluminiului și magneziului la temperatura camerei este minimă, doar aproximativ 15% [poate avea loc schimbarea structurii originale] înainte de un fel de eșec", a spus Ko. "Acest lucru se îmbunătățește foarte mult cu formarea la cald."

Ko a împărtășit publicului că analiza adaptivă a elementelor finite izoterme și proiectarea experimentelor au furnizat o predicție exactă a distribuției adecvate a temperaturii. De asemenea, el a oferit sfaturi pentru a obține cea mai bună calitate din procesul cald de hidroformare.

Pentru cei care fac hidroformare cu tub drept cu alimentare finală, studentul absolvent Alexander Bardelcik, Universitatea din Waterloo, Waterloo, Ont., A discutat despre o modalitate de a prezice performanța tuburilor în timpul hidroformării.

Rola formată din stânga poate fi hidroformată, ca cea de lângă ea. Wayne Trail Technologies, Fort Loramie, Ohio, a arătat ambele părți ca exemple ale pieselor pe care echipamentele sale de prelucrare a tuburilor le-au manipulat în aplicații anterioare.

Lucrând cu o presă de 1.000 de tone, matrițe de hidroformare și un actuator de alimentare de 250 kip, Bardelcik a efectuat teste și a dezvoltat modele numerice de hidroformare, pe care le-a folosit pentru a stabili criterii extinse pe bază de stres pe curba de formare a curbei limită pentru anumite lucrări de hidroformare. Având aceste informații în mână, el a fost capabil să prezică presiunea eșecului, formabilitatea și locația eșecului cu o precizie constantă.

În prezentarea sa, „Studiu privind întărirea lucrărilor operațiunilor de îndoire pe piese hidroformate”, D.S. Park, Hyundai HYSCO, Coreea, a analizat modul în care activitățile de formare înainte de hidroformare pot afecta calitatea generală a pieselor.

După ce a constatat că operațiile de îndoire pot modifica grosimea și caracteristicile mecanice ale unui tub și pot crea tensiuni de formare în aceeași parte, Park a făcut următoarele sugestii pentru a contracara aceste modificări:

  • Reduceți viteza de expansiune în timpul procesului de hidroformare pentru a preveni excesul de expansiune pe porțiunea de îndoire a tubului.
  • Măriți presiunea de alimentare finală pentru a compensa subțire în suprafața exterioară a tubului îndoit.
  • Reglați curba presiunii de alimentare pentru a preveni expansiunea rapidă pe suprafața exterioară a tubului îndoit.

Aplicații noi

Pe măsură ce noile abordări și instrumente fac din hidroformare un proces mai atractiv de formare a metalelor, pot apărea noi oportunități de utilizare a tehnologiei. Gary Morphy, președinte, Synthesis Solutions, Cambridge, Ontario, a sugerat că apariția unor procese precum formarea la cald nu amenință viitorul hidroformării. Este doar un alt instrument de formare a metalului în lada sculelor.

"Ștampilarea și sudarea, evident, nu au dispărut. Dar doar o parte din aceasta [lucrare care în mod tradițional a fost ștampilată și sudată] a trecut la hidroformare", a spus el.

Astăzi hidroformarea este utilizată în mod regulat în aplicațiile auto pentru a produce piese de cadru, cum ar fi șinele laterale, traversele și cutiile de zdrobire. Aproximativ 50% din aceste piese sunt realizate cu prese de hidroformare, potrivit Prashant Soman, inginer de proces, Schuler Hydroforming Inc., Canton, Mich. Volumul respectiv se așteaptă să scadă din cauza încetinirii vânzărilor de camioane din SUA.

Morphy a spus că este imperativ să subliniem potențialilor utilizatori că, în timp ce hidroformarea poate fi privită ca un proces lent - cu un ciclu de 20 până la 30 de secunde - oferă economii datorită capacității sale de a combina piese care ar trebui să fie s-au alăturat manual în modele tradiționale. În plus, evaluările de fezabilitate adecvate pentru aplicații potențiale pot produce de fapt un proces de hidroformare care ar putea fi atractiv din punct de vedere economic pentru piesele cu volum mic și mediu, a adăugat el.

Morphy a declarat că noile piețe care ar putea beneficia de hidroformare includ accesorii pentru instalații sanitare, rame de mobilier, produse pentru construcții, dispozitive de ridicat și aplicații medicale.

Schuler Hydroforming a discutat pe scurt noua sa tehnologie de formare, HEATforming®, care poate duce la noi oportunități de formare. În loc să se bazeze pe o emulsie pe bază de apă, la temperatura camerei, presurizată la 30.000 PSI ca agent de formare, acest nou proces se bazează pe un amestec de aer/azot presurizat la 3.000 PSI și încălzit între 350 grade C și 1.100 grade C. Deoarece o presiune mai mică este necesară, o presă cu tonaj mai mic poate imita capacitățile de formare ale unei prese mult mai mari utilizate pentru hidroformare.

Soman a spus că tehnologia este utilizată în prezent pentru a forma piese din aluminiu, magneziu și alamă și că este în curs cercetarea formării oțelului ușor, inoxidabil și de înaltă rezistență, utilizând același proces. Noul proces de formare poate oferi o definiție clară a marginilor și colțurilor, a firelor formate și a unei extinderi de circumferință de până la 400%, toate cu subțierea limitată a pereților, potrivit companiei.

O torță cu plasmă a fost utilizată pentru a tăia capătul gură de pește în tubul hidroformat din stânga. Unelte Shimmy die de la Vulcan Tool Corp., Dayton, Ohio, au fost folosite pentru a tăia capătul tubului hidroformat din dreapta.

Schuler consideră că tehnologia ar avea sens pentru fabricarea cadrelor vehiculelor pentru toate terenurile, a echipamentelor electrice exterioare, a cadrelor pentru biciclete, a corpurilor de baie și a bucătăriei, a echipamentelor sportive, a mobilierului și a mânerelor pentru uși și aparate.

O vizualizare de aproape

Conferința s-a încheiat cu o vizită la Martinrea International Inc., un furnizor auto de nivel 1 din Hopkinsville, Ky. Facilitatea de 350.000 de metri pătrați produce șasiu auto și componente de suspensie pentru Ford Mustang®, Ford Focus®, Mazda 6® și Chevrolet Malibu®.

Instalația hidroformează piese din 1998. Astăzi, aproximativ 12% până la 15% din activitățile de formare și fabricare ale companiei se concentrează în jurul hidroformării.

Celula de hidroformare a companiei este formată din două îndoitoare tubulare AddisonMckee, un lubrifiant automat, o presă Schuler de 200 de tone, o presă de hidroformare Schuler de 5.000 de tone, o Haven Manufacturing Corp. tăietor de tuburi și patru roboți de manipulare a materialelor Motoman. Patru persoane - două descărcătoare, un tehnician de scule și matrițe și un tehnician de întreținere - mențin celula în funcțiune.