هیدروفرمینگ فرآیند شکل دهی فلزات است که پس از توسعه صنعتی در سال ۱۹۸۰ میلادی شروع شد. در این روش با کمک سیال پرفشار قطعه خام اولیه به شکل حفره درون قالب در می آید. این قطعات خام تولید شده را به صورت ورق یا لوله فولادی مورد استفاده قرار می دهند. در صورتی که انجام این عملیات منجر به تولید ورق شود، هیدروفرمینگ ورق و منجر به تولید لوله شود، هیدروفرمینگ لوله می گویند. نکته مهم اینکه علاوه بر ورق های فولادی، متریال هایی مانند آلومینیوم، برنج، مس، استنلیس استیل را نیز می ‌توان با این شیوه شکل داد؛ به همین جهت این فرایند در صنایع مختلف مانند اتومبیل سازی کاربرد دارد.

معرفی فرایند هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ یک روش برای شکل دهی مقاطع فلزی با آلیاژهای خاص است که توانایی شکل گیری در دمای اتاق را دارند این مقاطع به شکل ورق و یا لوله هستند که تمامی آلیاژهایی مانند استنلس استیل آلومینیوم فولاد کربنی برنج قابلیت شکل پذیری دارند.

در طی فرایند هیدروفرمینگ علاوه بر شکل دهی فلزات باعث قوی تر شدن و همچنین سبک تر شدن آنها می گردد. به همین سبب از محصولات شکل گرفته با این روش به راحتی می توان در صنعت خودروسازی و صنعت هوافضا استفاده کرد.

در این فرایند به لوازمی مانند پرس هیدرولیک، قالب هیدروفرمینگ و یک سیستم تقویت کننده فشار نیاز است، تا بتوان به راحتی عملیات جایگذاری قطعه خام اولیه در قسمت پایین قالب و اعمال سیال پرفشار به درون قالب را انجام داد.

معرفی هیدروفرمینگ

پیشنهاد مطالعه: برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع ورق فولادی و کاربرد آن ها در صنایع گوناگون، مقاله “انواع ورق آهن و کاربرد گسترده آن در صنایع مختلف” را مطالعه نمایید.

انواع هیدروفرمینگ

در فرایندهای هیدروفرمینگ دو نوع فرآیند شکل دهی وجود دارد که عبارتند از:

  • هیدروفرمینگ ورق
  • هیدروفرمینگ لوله

کاربرد این دو نوع هیدروفرمینگ بسیار گسترده است و در صنایع دفاعی، صنعت هوافضا، صنعت تولید برق، صنایع لوله کشی و گرمایش و همچنین صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. چرا که آزادی عمل بیشتری در طراحی قطعات ایجاد کرده و امکان تولید قطعاتی با مقاومت بالا و وزن سبک را فراهم می آورد.

هیدروفرمینگ ورق

در فرایند هیدروفرمینگ ورق از یک قالب و یک ورق فلزی استفاده می کنند و با وارد آوردن فشار زیاد آب، یک طرف ورق باعث شکل گیری ورق در یک سمت قالب می شوند تمامی پلیت های فلزی با قابلیت شکل گیری سرد می توانند، با این روش به شکل های مختلف در آیند. از این روش برای بهبود شکل پذیری ورق های آلومینیوم و استیل برای فولاد کربن و همچنین جهت تولید ورق روغنی باعث استحکام بالاتر استفاده می کنند.

برخی از پارامترها در شکل پذیری هیدروفرمینگ تأثیر می گذارند که شامل موارد ذیل می گردد:

  • پارامترهای مواد شامل استحکام تنش و چگالی مواد است.
  • پارامترهای هندسی شامل ضخامت ورق، قطر بلانگ و سرعت پانچ است
  • پارامترهای فرآیند که شامل ضریب اصطحکاک، فشار داخلی و نسبت تنش اسمی می باشد.
هیدروفرمینگ ورق

مقایسه روش هیدروفرمینگ ورق و کشش عمیق

صفحات فلزی را به چند روش تحت هیدروفرمینگ قرار می ‌دهند که هر کدام از آنها مزایای خاصی داشته و در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می گیرند:

  • روش هیدروفرمینگ ورق با قالب متحرک
  • روش هیدروفرمینگ جفتی صفحه فلزی
  • روش کشش عمیق هیدرومکانیکی صفحه فلزی

در مقایسه با روش هیدروفرمینگ ورق و کشش عمیق هیدرو مکانیکی صفحه می توان گفت که:

هیدروفرمینگ ورق بیشتری نسبت به روش کشش عمیق دارد.

در روش هیدروفرمینگ ورق کیفیت سطح ورق به نسبت کشش عمیق بالاتر است.

در روش هیدروفرمینگ ورق برگشت فنری کاهش بیشتری نسبت به کشش عمیق دارد.

در روش هیدروفرمینگ امکان شکل های پیچیده تر به صورت روش های کشش عمیق وجود دارد.

صرفه جویی در هزینه ها در روش هیدروفرمینگ ورق به نسبت کشش عمیق بیشتر است.

سرعت انجام کار در روش هیدروفرمینگ و به نسبت کشش عمیق بالاتر است.

فرایند هیدروفرمینگ لوله

در طی فرایند هیدروفرمینگ لوله، امکان تولید انواع لوله های خمیده مانند لوله سه راهی هم وجود دارد و مهمترین نقش این فرایند در صنایع هوافضا و هوانوردی به جهت انتقال مایعات است.

درباره فرآیند هیدروفرمینگ لوله یک راه حل بسیار خوب برای از بین بردن مشکلات مختلفی از جمله نشتی آب، شکل گیری نامناسب، زانویی ها و لوله های متنوع است که به روش مختلف انجام می شود:

  • فرایند هیدروفرمینگ فشار پایین
  • فرایند هیدروفرمینگ فشار بالا
  • فرایند هیدروفرمینگ فشار متغیر

فرایند هیدروفرمینگ فشار بالا

فرایند هیدروفرمینگ فشار بالا برای ایجاد تغییرات در ضخامت لوله از فشار بالاتری استفاده می کنند و محصول تولید شده نسبت به قطعه اولیه نازک تر است. در این روش هیچ گونه چروکیدگی که در حین بسته شدن قالب ها ایجاد می شود، به طور کامل از بین می رود. به دلیل فشار بالای سیال احتمال نازک شدن موضعی قطعات هم وجود دارد که برای جلوگیری از این مشکل نیاز به روانکاری قطعات می باشد.

درست است که هزینه های فرایند هیدروفرمینگ فشار بالا به نسبت روش های دیگر بیشتر است اما به دلیل به حداقل رسیدن برگشت فنری قطعه و ثبات ابعادی مورد توجه قرار می گیرد.

هیدروفرمینگ فشار پایین

فرایند هیدروفرمینگ فشار پایین

به فرایند هیدروفرمینگ فشار پایین بر روی لوله کمترین تغییر در ضخامت ایجاد می شود و در هنگام بسته شدن قالب به دلیل نداشتن هیچ نوع فشار بر روی سطح لوله، چروک هایی ایجاد می شود که یکی از ایرادهای پدیده هیدروفرمینگ فشار پایین محسوب می گردد.

اگر این چروک های ایجاد شده ریز باشند، ممکن است بر اثر فشار سیال از بین بروند. اما چروک های عمیق کیفیت محصول نهایی را کاهش می دهند، پس نیاز است که در حین بستن قالب توجه بیشتری داشته باشید.

هیدروفرمینگ فشار بالا

فرایند هیدروفرمینگ فشار متغیر

در فرایند هیدروفرمینگ فشار متغیر معمولاً سیال پس از بسته شدن قالب وارد شده و کم کم فشار آن افزایش پیدا می کند، تا به نقطه فشار مورد نظر برسد و تا حدی بالا می رود که قطعه به شکل قالب تبدیل شود.

با استفاده از فشار متغیر می توان محصولاتی با اشکال پیچیده تر و کیفیت بالاتر تولید کرد، همچنین نیاز به استفاده از روانکاو به شکل چشمگیری کاهش پیدا می کند.

نتیجه گیری

در بررسی فرایند هیدروفرمینگ ورق و هیدروفرمینگ لوله دریافت نکاتی که جزء روش های مناسب برای شکل دهی قطعات مختلف است که با قرار گرفتن ورق و لوله در داخل قالب و بسته شدن آن فشار سیال وارد شده و شکل پذیری این متریال ها صورت می گیرد. به طور کلی استفاده کردن از فرایند هیدروفرمینگ به نسبت بسیاری از روش ‌های دیگر برای شکل ‌دهی این محصولات باکیفیت بالاتری دارد و به همین سبب در صنایع هوافضا، صنعت خودروسازی و موارد مختلف دیگر جزء بهترین روش ها قرار می گیرد.