Гидроформовка металла

Гидроформовка металла

Гидроформовка — процесс гидравлической вытяжки или холодной листовой штамповки жидкостью, при котором однокомпонентные сложные детали за счет давления жидкости получаются прессованием в форме.

Самым распространенным типом гидроформовки является изменение круглого сечения трубы по длине заготовки. Данная технология активно используется в автомобилестроении.

При гидроформовке протекают два отличных друг от друга процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой.

Формование высоким давлением изнутри – это формование пустотелых герметичных деталей. Деталь помещается в пресс-форму, ее закрывают, после этого внутренние стенки заготовки подвергают воздействию гидростатического давления жидкости. Воздух удаляется. Под действием гидростатического давления заготовка расширяется до того, как совпадает с очертаниями пресс-формы.

Гидроформовка глубокой вытяжкой позволяет за один этап изготавливать детали, которые требуют нескольких операций при обычной глубокой вытяжке. Появляется возможность изготовить из одной заготовки изделия, которые нельзя создать обычным прессованием. Типичными примерами изготовленных способом формования глубокой вытяжкой деталей являются детали автомобилей с вогнутыми или выступающими частями (детали кузова и топливные баки).

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 для большей толщины стенок.

Металлы и их сплавы при нагревании до высокой температуры обладают высокими фрикционными свойствами. При штамповке это вызывает налипание частиц деформируемого материала на инструмент и появление задиров на детали. Из-за этого необходимо для уменьшения трения применять смазки. Смазочные материалы используют для проведения операций, предшествующих гидроформовке, например, сгибания труб или предварительного формования заготовок. Остаточный смазочный материал подходит иногда и для самого процесса гидроформинга. Во многих случаях бывает необходимо дополнительное смазывание, зависящее от формы и геометрии заготовки (особенно в случае заготовок с малым радиусом кривизны и/или при использовании материалов, трудно поддающихся формованию). Набор смазочных материалов для гидроформовке обширен: смазочные масла, смеси для выдавливания, пастообразные и твердые пленочные смазочные покрытия.

Важным фактором также является вторичная гидравлическая жидкость. Она является средой, передающей давление в процессе гидроформовки, а первичная гидравлическая жидкость используется в стане для обеспечения движения и уплотнения поршней и для создания необходимого противодавления. Чаще всего в качестве вторичной гидравлической жидкости используют водные растворы или эмульсии. Растворимость смазки во вторичной гидравлической жидкости является одним из важных параметров для гидроформовки.

Детали, изготавливаемые с помощью гидроформовки

Детали, изготовляемые процессами гидроформовки, можно классифицировать по двум видам: в зависимости от пространственной схемы и контура детали и по входящим в данную деталь элементам.

Исходя из элементного состава и габаритов деталей подбирается определенная схема штамповки:

  • детали сложной формы и повышенной точности — в контейнерах с замкнутым объёмом
  • детали большой длины со значительной шириной отгибаемых бортов — в контейнерах с открытым объёмом
  • на матрице, не заключённой в контейнер

Область применения процесса штамповки деталей типа плоских стенок с бортами, рифтами, подсечками, типа нервюр, диафрагм, профилей, кронштейнов, полупатрубков, гофрированных или рифлёных стенок и др.

Преимущества и недостатки гидроформовки

Преимущества гидроформовки:

  • Трубчатые конструкции получили широкое признание в строительном конструировании по причине того, что трубы выдерживают нагрузки лучше, чем детали листового металла, даже когда они свариваются в трубкообразные сборочные узлы. Гидроформовка позволяет увеличить применение трубчатых конструкций в строительстве.
  • Гидроформованные детали заметно снижают вес конструкций, количество применяемых деталей и сварных швов, но в то же время увеличивает прочность, сопротивление изгибу и крутящим деформациям.
  • Большая точность геометрических размеров деталей.
  • Детали, которым необходимы несколько циклов штамповки традиционными способами, можно изготовить в одном цикле гидроформовки. Гидроформовка позволяет добиться сокращения 60-70% времени на работу.
  • Обеспечение единой толщины формованных деталей.
  • Снижение трудоемкости изготовления сложных полых деталей в несколько раз, а также их стоимости на 50-70% за счет сокращения или полного отказа от целого ряда работ.
  • Полная герметичность деталей, которые предназначаются для работы под давлением в газо- и нефтепроводах. Данные детали проходят испытание высоким давлением уже в процессе изготовления гидроформовкой

Недостатки технологии гидроформовки:

  • Высокая стоимость изготовления изделий из-за необходимости изготовления дорогостоящей оснастки для отдельного вида деталей, а также высокой стоимости специальный гидравлический пресса, которое требует долгого времени на окупаемость.
  • Существуют ограничения по изготовлению отверстий методом гидроформовки.
  • В некоторых случаях может потребоваться отжиг для снятия остаточных напряжений.
  • Технология гидроформовки позволяет значительно повысить конкурентоспособность только тогда, когда качество продукции гораздо важнее себестоимости.

Назначение гидроформовки

Гидроформовка используется для замены процесса штамповки конструкции из двух частей и их сварки или для создания отдельных сложных контуров и форм. В итоге получаемые детали с облегченным весом и высоким качеством поверхности имеют увеличенную прочность и жесткость. Гидроформовка дает возможность достичь сложной геометрии деталей за счет поддержания упругой жидкой средой.

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

Основные материалы для гидроформовки

Материалом трубных заготовок для гидроформовки могут быть любые металлы и сплавы, которые обладают достаточной пластичностью. Распространено использование горячекатаных и холоднотянутых труб, труб из коррозионностойких и жаропрочных легированных, а также углеродистых марок стали. Из цветных металлов чаще всего применяют латунь, медь, алюминий и др. Также используют и сварные трубы. Гидроформовка делает возможным изготовление деталей из биметаллических труб и получение биметаллические деталей из составных труб.

Технология процесса гидроформовки

Упрощенный процесс гидроформовки труб состоит из следующих технологических этапов:

  • 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.

Оборудование для гидроформовки

Гидроформовку осуществляют на специальных многоцилиндровых гидравлических прессах, которые оснащены мультипликаторами для создания в полости заготовки высокого давления с помощью автономной насосной станции. Технологические процессы гидравлического пресса автоматизированы благодаря оснащению контроллерным управляющим устройством. Работа на прессах не требует высокой квалификации от оператора. Они долговечны, удобны в эксплуатации и легки в обслуживании.

Оборудование для гидроформовки производится в США, странах Европы, Японии.

Заказать услугу