液压成形技术的分类、成形原理及特点

行业动态 ????|???? 2019-11-30
摘要:液压成形( Hydroforming)是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术,也称为液力成形。本文兴迪源机械带来液压成形技术的分类、成形原理及特点。

     液压成形( Hydroforming)是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术,也称为液力成形。本文兴迪源机械带来液压成形技术的分类、成形原理及特点。
 
  一、液压成形技术的分类

       液压成形( Hydroforming)按使用的液体介质不同,可将液压成形分为水压成形和油压成形。水压成形使用的介质为纯水或由水添加一定比例的乳化油组成的乳化液;油压成形使用的介质为液压传动油或机油。 
 
  按使用的坯料不同,液压成形分为三种类型:管材液压成形( Tube Hydroforming)、板料液压成形( Sheet Hydroforming)、壳体液压成形( Shell Hydroforming)。板料和壳体液压成形使用的成形压力较低,管材液压成形使用的压力较高,又称为内高压成形( Internal High Pressure Forming)。
 
  板料液压成形使用的介质多为液压油,最大成形压力一般不超过100MPa。壳体液压成形使用的介质为纯水, 最大成形压力一般不超过50MPa。管材液压成形使用的介质多为乳化液, 其成形压力较高,工业生产中使用的最大成形压力一般不超过400MPa。
 
  二、管材液压成形的原理及特点
 
  管材液压成形是以管材作坯料,通过管材内部施加高压液体和轴向补料把管材压入模具型腔使其成形为所需形状的工件,成形原理如图3.1所示。由于使用乳化液(在水中添加少量的防腐剂等组成)作为传力介质,因此称为管材液压成形或液压成形。
 
 
  图3.1管材液压成形原理
 
  (a)模具闭合;(b)快速充液;(c)液压成形;(d)开启模具
 
  按成形零件的种类,管材液压成形分为三类:①变径管液压成形。②弯曲轴线构件液压成形。③多通管液压成形。
 
  变径管是指管件中间一处或几处的管径或周长大于两端管径。其成形工艺过程可以分为三个阶段。初始充填阶段,模具闭合后,将管的两端用水平冲头密封,使管坯内充满液体,并排出气体,实现管端冲头密封;成形阶段,对管内液体加压胀形的同时,两端的冲头按照设定的加载曲线向内推进补料,在内 和轴向补料的联合作用下使管坯基本贴靠模具,这时除了过渡区圆角以外的大部分区城已经成形;整形阶段,提高压力使过渡区圆角完全贴靠模具而成形为所需的工件。
 
  对于弯曲轴线异型截面管件的液压成形工艺包括:弯曲、预成形、液压成形等主要工序。有时液压成形也与液压冲孔工序结合,在成形后的液压支撑下直接冲孔。
 
  多通管件的种类较多,按照多通数量分为直三通管(T形管)、斜三通管(Y形管)、U形三通管、X形四通管和五通以上的多通管。按主管、支管直径大小分为等径和异径多通管;按轴线形状,分为直线和曲线多通管;按对称性,分为对称和非对称多通管。按照壁厚大小,分为厚壁和薄壁多通管,薄壁一般指0.5-2mm的管件。T形和Y形三通管件是多通管中应用最多的结构形式。
 
  三、板料液压成形的原理及特点
 
  板料液压成形是利用液体作为传力介质来传递载荷,使板料成形到具上的一种板料成形方法,成形原理如图3.2所示。根据液体凸模可将之进一步分类为充液拉深成形和液体凸模拉深成形。
 
 
  图3.2板料液压成形原理
 
  1.充液拉深(用液体介质代替凹模)
 
  成形工艺:板材充液拉深成形工艺可分为四个阶段,第一阶段,首先开动液压泵将液体介质充满充液室至凹模表面,在凹模上放好坯料;第二阶段,施加压力;第三阶段,凸模开始压入凹模,自然增压或者通过液压系统使充液室的液体介质建立起压力,将板件紧紧压贴在凸模上;第四阶段,同时液体沿法兰下表面向外流出,形成液体润滑。
 
  2.液体凸模拉深(以液体介质作为凸模)
 
  液体凸模拉深成形则是以液体介质代替凸模传递载荷,液压作为主驱动力使坯料变形,还料法兰区逐渐流入凹模,最终在高压作用下使坯料贴靠凹模型腔,零件形状尺寸靠凹模来保证。这一成形法通过合理控制压边力可使还料产生拉一胀成形,应变硬化可提高曲面薄壳零件的刚性、压曲抗力和抗冲击能力。因此,它非常适于铝合金和高强钢等轻合金板料形状复杂(特别是局部带有小圆角)、深度较浅的零件成形。
 
      板材液压成形优点:提高成形极限和减少成形道次。缺点:①由于充液需要时间,生产效率低。②设备吨位大。
 
  四、壳体液压成形的原理及特点
 
  壳体液压成形是采用一定形状的封闭多面壳体作为预成形坯,在封闭多面壳体充满液体后,通过液体介质在封闭多面壳体内加压,在内压作用下壳体产生塑性变形而逐渐趋向于最终的壳体形状,如图3.3所示。最终壳体形状可以是球形、椭圆、环壳等。其成形工艺:先由平板经过焊接形成封闭多面壳体, 然后在封闭多面体内充满液体介质(一般为水),并通过一定加压系统施加压力,在内压作用下壳体产生塑性变形而逐渐趋向于球壳。
 


图3.3壳体液压成形原理
 
  壳体液压成形优点:
 
  ①不需要模具和压力机,产品初期投资少,因而可降成本,缩短生产周期。
 
  ②容易变更壳体壁厚和直径。
 
  ③与传统的先成形后焊接工艺相比,由于焊接变形难以控制,因此产品精度高。
 
  其缺点:
 
  ①由于该技术为“先焊接后成形”,焊接质量决定成形质量(传统球罐是先成形后焊接) 。
 
  ②大型壳体成形过程支撑基础难度大、费用高。

  【兴迪源机械液压技术优势

  兴迪源机械严格按照ISO国际标准质量管理体系和5S管理标准进行质量监控和内部管理。建立有 “河南省流体压力成形智能装备工程技术研究中心”,核心团队由数10名博士、硕士和各高等院校金属成形专家教授组成,专注于液压成形核心技术和产品工艺研发。

金属管材内高压成型液压机

  兴迪源机械与中国科学院金属研究所、南京航空航天大学等院校开展长期的产、学、研合作,并共同设立了“液压成形技术产业化示范基地”,时刻跟踪国内外领先技术,不断提升“兴迪源”液压设备品牌价值。

  部分文段和图片摘自:

  《汽车板材先进成形技术与应用》

  编辑:谢文才 刘强

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