22.11.2012
Гидроформинг. Смазочные материалы.

Полное название процесса формования высоким давлением изнутри обычно заменяют кратким термином «гидроформинг». Этот процесс относится к инновационным технологиям и охватывает производственные процессы, использующие жидкости в качестве рабочего тела.
   Процессы гидроформинга — гидравлической вытяжки или холодной листовой штамповки жидкостью, при которых сложные однокомпонентные детали получаются прессованием в форме за счет давления жидкости, — зарекомендовали себя лучшей альтернативой обычному прессованию с использованием матрицы и пуансона. Использование современных управляемых процессов прессования позволяет получать большее количество деталей из меньшего количества все более дефицитного и дорогого сырья. Обычно процессы с применением жидкости делятся на процессы формования, резания и соединения. Установка приспособлений для гидроформинга требует специальных инженерных решений.
   Гидроформинг впервые начали применять более 100 лет назад для сгибания труб. В 1960-х гг. данный метод стал широко применяться для производства фитинг-тройников, а также деталей выхлопных труб, рам для моторов и других конструкционных деталей для автомобилей. За последние 10 лет технология гидроформовки была значительно усовершенствована. В дальнейшем ожидается постоянное расширение ее применения за счет совершенствования оборудования и процесса контроля, а также в результате замены сложных конструкционных материалов, производимых в цепи коротких процессов (часто с дополнительными операциями с использованием оборудования для гидроформовки) и в результате интенсивного проведения исследовательских работ. В настоящее время в основе применения данного метода лежит использование стандартных пустотелых заготовок. Гидроформинг позволяет производить даже специальные трубы из различных материалов или с различной толщиной стенок.
   Недавно началось внедрение новой технологии на основе гидравлических методов — гидроформовки листового металла. В данной технологии осуществляется одновременное формование двух заготовок при передаче давления жидкости через установочную систему — специальный тип жидкой среды в качестве основы для глубокого выдавливания. Поскольку система в целом и ее отдельные компоненты подвергаются очень большим нагрузкам, в гидравлических системах высокого давления предъявляются чрезвычайно высокие требования к статическим и динамическим параметрам. Все компоненты и системы подвергаются многократным испытаниям и тестам на показатели качества в жестких условиях.
   Формовка жидкостью высокого давления открывает возможность изготовления деталей, отличающихся уменьшенными размерами и массой по сравнению с прессованными деталями, при этом повышается их прочность и обеспечивается лучшее использование материала. В автомобильной промышленности производство компонентов шасси, двигателя и ходовой части уже немыслимо без метода гидроформинга. Данная технология получает все большее распространение и в ряде других отраслей.
   В целом при гидроформинге осуществляются два различных процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой. Классификация способов гидроформинга представлена на рис. 1.

Различные варианты отличаются конкретными стадиями процесса. В ряде случаев возможно объединение нескольких вариантов в одну стадию процесса. Применение технологии гидроформинга привело к появлению новых конструктивных решений в различных областях металлообрабатывающей промышленности. Предпочтительными объектами исследований и разработок были, например, оптимизация технологического маршрута сборных компонентов для трубопроводов, оптимизация веса компонентов для легких конструкций автомобильных моторов, оптимизация механического напряжения в конструктивных деталях с установленными размерами крестообразных секций для рамы автомобильных двигателей. Основными преимуществами данного подхода являются уменьшение числа стадий процесса и сохранность сварочных швов. Важнейшим фактором является то, что гидроформингу могут успешно подвергаться ковкие материалы (сталь, алюминиевые сплавы, а также медь и латунь).

Принципы проведения процесса

Обычно при гидроформинге сложные однокомпонентные детали получают прессованием в форме за счет давления жидкости. При гидроформинге осуществляются два различных процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой. Формование высоким давлением изнутри применяют для получения герметичных пустотелых деталей. При этом пресс-форма состоит из верхней и нижней частей. Деталь помещают в пресс-форму, которую закрывают, после чего внутренние стенки заготовки подвергают воздействию гидростатического давления жидкости, а воздух удаляют. 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 4000 атм и выше, например, в случае большой толщины стенок. Основные процессы гидроформинга представлены на рис.2—4.

Способ пространственного расположения

Основные характеристики процесса гидроформинга соответствуют основным принципам растяжения и сжатия, рассмотренным в начале этого раздела. 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.