Формування нового підходу

Гідроформування вже не є абсолютно новою технологією, але може бути рішенням для нових застосувань

Люлька двигуна є хорошим прикладом великої трубчастої деталі, яка може бути значно змінена в процесі гідроформування. Eagle Precision Technologies, Брантфорд, штат Онтаріо, Канада, представила цей автомобільний компонент на 5-й щорічній північноамериканській конференції та виставці з гідроформування в Нешвіллі, штат Теннессі, 19-21 вересня.

Гідроформування ще не мертве, за словами Мюррея Мейсона, віце-президента з техніки Van-Rob, постачальника автомобілів першого рівня, що базується в Аврорі, штат Онт. Насправді технологія формування металевих труб може бути на межі епохи Відродження.

"Він не такий новий, як був [наприкінці 1990-х], і ажіотаж згас. Але ви виявите, що є багато нового, на що слід звернути увагу", - сказав він присутнім, присутнім на 5-й щорічній Північноамериканській конференції з гідроформування. та виставка, організована Асоціацією труб та труб, International®, та Товариством інженерів-виробників.

Присутні дізналися з перших вуст того, що говорив Мейсон. Вони дізналися, як нові інструменти допомагають гідроформованим деталям досягти нового рівня формуваності; як допоміжні технологічні розробки допомагають зробити процес гідроформування більш економічним та економічним за часом; і як ця технологія використовується в нових додатках.

Все ще сумніваєтесь у майбутньому гідроформування? Муаммер Ко, доцент і директор Центру точного формування Університету Співдружності штату Вірджинія, Річмонд, штат Вірджинія, виступив із доповіддю такими мотивами:

США використовують 25 відсотків світового видобутку нафти, і майже 70 відсотків йде на транспортування.
Все, що можна зробити для зменшення 10 відсотків ваги транспортного засобу, призводить до економії пального для цього транспортного засобу на 6-8 до 8 відсотків.
Одним з найкращих способів досягти цього типу зниження ваги є використання гідроформінгу.

Як приклад, він розповів про алюмінієву опору радіатора для пасажирського автомобіля. У попередній конструкції деталь була штампована, складалася з 17 унікальних деталей і важила 16,5 кг. З іншого боку, гідроформована частина складалася з 10 частин і важила 11,5 кг.

Покращення формабельності

Ко зробив це у своїй презентації "Тепле гідроформування легких матеріалів": Дослідники вважають, що включення алюмінію та магнію в конструкцію автомобільних деталей може відкрити двері для величезної економії ваги. Наприклад, алюмінієва деталь, яка замінює сталеву або чавунну, означає зменшення маси приблизно на 40% до 60%.

Однак ключовим фактором формування цих металів є еволюція теплого гідроформування. Зараз тепле штампування використовується для збільшення формуваності деталей з алюмінію та магнію, але тепле гідроформування може означати ще більше зменшення ваги та подальше ущільнення деталей у порівнянні зі звичайними методами.

"Формованість алюмінію та магнію при кімнатній температурі мінімальна, лише близько 15 відсотків [може відбутися зміна початкової структури] до певного відмови", - сказав Ко. "Це значно покращується при теплому формуванні".

Ко поділився з аудиторією, що адаптивний аналіз ізотермічних скінченних елементів та розробка експериментів забезпечили точне прогнозування правильного розподілу температури. Він також надав поради щодо отримання найкращої якості з теплого процесу гідроформування.

Для тих, хто робить гідроформування прямої трубки з кінцевою подачею, аспірант Олександр Бардельчик, Університет Ватерлоо, Ватерлоо, штат Онтаріо, обговорив спосіб прогнозування продуктивності труб під час гідроформування.

Частина, що утворюється зліва, зліва може бути гідроформована, як та, що знаходиться поруч. Wayne Trail Technologies, Форт Лорамі, штат Огайо, продемонстрував обидві деталі як приклади деталей, якими обладнання для обробки труб працювало в минулому.

Працюючи з 1000-тонним пресом, матрицями для гідроформування та приводом з кінцевою подачею на 250 кілометрів, Бардельчик провів випробування та розробив числові моделі гідроформування, які він використовував для встановлення розширених критеріїв відмови від граничних кривих формування на певних робочих місцях. Маючи на руках цю інформацію, він зміг передбачити тиск відмови, формуваність та місце відмови з незмінною точністю.

У своїй презентації "Дослідження щодо зміцнення роботи згинальних операцій на гідроформованих деталях" Д.С. Парк, Hyundai HYSCO, Корея, подивився, як діяльність з формування перед гідроформуванням може вплинути на загальну якість деталей.

Виявивши, що операції згинання можуть змінити товщину та механічні характеристики трубки та створити формуючі напруження в тій самій частині, Парк зробив такі пропозиції для протидії цим змінам:

Зменште швидкість розширення під час процесу гідроформування, щоб запобігти надмірному розширенню на згинальній частині трубки.
Збільште тиск в кінці подачі, щоб компенсувати тонкість на зовнішній поверхні зігнутої трубки.
Відрегулюйте криву тиску подачі, щоб запобігти швидкому розширенню на зовнішній поверхні зігнутої трубки.

Нові програми

Оскільки нові підходи та інструменти роблять гідроформування більш привабливим процесом формування металу, можуть з’являтися нові можливості для використання технології. Гері Морфі, президент Synthesis Solutions, Кембридж, штат Онтаріо, припустив, що поява таких процесів, як тепле формування, не загрожує майбутньому гідроформування. Це лише ще один інструмент для формування металу в скрині інструментів.

"Штампування та зварювання, очевидно, не зникли. Але лише частина цієї [роботи, яка традиційно штампується та зварюється] пішла на гідроформування", - сказав він.

На сьогоднішній день гідроформування регулярно використовується в автомобільних цілях для виготовлення деталей каркасу, таких як бічні рейки, поперечини та дробильні коробки. Близько 50 відсотків цих деталей виготовляються на пресах для гідроформування, за словами Прашанта Сомана, інженера-технолога компанії Schuler Hydroforming Inc., кантон, штат Мічиган. Цей обсяг, як очікується, зменшиться через сповільнення продажів вантажівок в США.

Морфі сказав, що вважає, що необхідно вказувати потенційним споживачам, що, хоча гідроформування може розглядатися як повільний процес - з його циклом від 20 до 30 секунд - він забезпечує економію завдяки своїй здатності поєднувати деталі, які потрібно було б з’єднані вручну в традиційних конструкціях. Крім того, належні оцінки техніко-економічного обґрунтування для потенційних застосувань насправді можуть дати процес гідроформування, який може бути економічно привабливим для деталей малого та середнього обсягу, додав він.

Морфі сказав, що нові ринки, які можуть отримати вигоду від гідроформування, включають сантехнічну арматуру, меблеві рами, будівельні вироби, підйомні пристрої та медичне застосування.

Schuler Hydroforming коротко обговорив нову технологію формування HEATforming®, яка може призвести до нових можливостей формування. Замість того, щоб покладатися на кімнатну температуру, емульсію на водній основі під тиском до 30000 фунтів на квадратний дюйм як формоутворювач, цей новий процес спирається на суміш повітря/азот, що знаходиться під тиском до 3000 фунтів на квадратний дюйм і нагрівається між 350 градусами С і 1100 градусів С. Оскільки менший тиск необхідний, прес з меншою тоннажем може імітувати формувальні можливості набагато більшого преса, що використовується для гідроформування.

Соман зазначив, що в даний час технологія використовується для формування алюмінієвих, магнієвих та латунних деталей, а також проводяться дослідження з формування м'якої, нержавіючої та високоміцної сталі за допомогою того самого процесу. Новий процес формування може забезпечити чітке визначення країв і кутів, сформованих ниток та розширення окружності до 400 відсотків, все з обмеженим витонченням стінок, за даними компанії.

Плазмовий факел використовувався для розрізання кінця рибної пащі в гідроформованій трубці зліва. Інструмент для штампування від Vulcan Tool Corp., Дейтон, штат Огайо, використовувався для обрізки кінця гідроформованої трубки праворуч.

Шулер вважає, що ця технологія мала б сенс виготовляти рами для позашляховиків, зовнішнє силове обладнання, рами для велосипедів, пристосування для ванних кімнат та кухні, спортивне обладнання, меблі та ручки для дверей та приладів.

Вид зблизька

Завершилась конференція візитом до компанії Martinrea International Inc., постачальника автомобілів першого рівня в Хопкінсвіллі, штат Кентукі. Завод площею 350 000 квадратних футів виробляє автомобільні шасі та компоненти підвіски для Ford Mustang®, Ford Focus®, Mazda 6® та Chevrolet Malibu®.

Завод займається гідроформуванням деталей з 1998 року. Сьогодні близько 12 відсотків до 15 відсотків діяльності компанії з формування та виготовлення виробів зосереджується навколо гідроформування.

Камера компанії для гідроформування складається з двох трубчастих згиначів AddisonMckee, автоматизованого мастила, 200-тонного прес-заготовки Schuler, 5000-тонного преса для гідроформування Schuler, трубчастого різака Haven Manufacturing Corp. та чотирьох роботів-повантажувачів Motoman. Чотири людини - два розвантажувачі, технік інструмента та штампа та технік технічного обслуговування - підтримують роботу камери.