ساخت و تعمیر دستگاه فرمینگ آژینه در کرمانشاه

هیدروفرمینگ یک فرآیند تولیدی است که از فشار سیال (روغن) برای شکل دادن فلز به اشکال پیچیده استفاده می کند. این یک فرآیند مقرون به صرفه و کارآمد است که به طور گسترده در صنایع خودروسازی و هوافضا برای تولید قطعات سبک وزن و قوی استفاده می شود. در این مقاله به بررسی فرآیند هیدروفرمینگ، مزایا، معایب و کاربرد های آن می پردازیم. این فرآیند شامل سه مرحله اصلی است: بارگذاری ورق یا لوله فلزی در دستگاه هیدروفرمینگ، اعمال فشار سیال به فلز برای شکل دادن به آن، و سپس خارج کردن قسمت شکل گرفته از دستگاه. در هیدروفرمینگ، یک ورق یا لوله فلزی در قالبی قرار می‌گیرد که مطابق با شکل مطلوب محصول نهایی طراحی شده است. سپس یک پرس هیدرولیک فشار سیال را به فلز وارد می کند و آن را مجبور می کند شکل قالب را به خود بگیرد. فشار سیال معمولاً توسط آب یا روغن تأمین می شود و به طور یکنواخت روی کل سطح فلز اعمال می شود. این باعث می شود که قطعه ای یکنواخت تر و دارای اعوجاج کمتری نسبت به سایر فرآیند های شکل دهی فلزات باشد. از جمله فلزاتی که از طریق هیدروفرمینگ شکل دهی می شوند می توان به آهن آلات و فولاد مانند فولاد mo40 و فولاد ck45 اشاره کرد. انواع هیدروفرمینگ هیدروفرمینگ ورق فرآیندی است که برای تبدیل ورقه های مسطح فلز به اشکال پیچیده استفاده می شود. در این فرآیند، یک ورق فلزی در قالبی قرار می‌گیرد که مطابق با شکل مورد نظر محصول نهایی طراحی شده است. سپس یک پرس هیدرولیک فشار سیال را به فلز وارد می کند و آن را مجبور می کند شکل قالب را به خود بگیرد. هیدروفرمینگ ورق معمولاً در صنعت خودروسازی برای تولید پانل های بدنه پیچیده مانند هود، گلگیر و پانل درب استفاده می شود. همچنین در صنعت هوافضا برای تولید اجزای ساختاری سبک و قوی مانند پوست بال و ناسل موتور استفاده می شود. هیدروفرمینگ لوله هیدروفرمینگ لوله ای فرآیندی است که برای تبدیل لوله های فلزی به اشکال پیچیده استفاده می شود. در این فرآیند، یک لوله فلزی در قالبی قرار می‌گیرد که مطابق با شکل مورد نظر محصول نهایی طراحی شده است. سپس یک پرس هیدرولیک فشار سیال را به فلز وارد می کند و آن را مجبور می کند شکل قالب را به خود بگیرد. هیدروفرمینگ لوله معمولاً در صنعت خودروسازی برای تولید سیستم های اگزوز، اجزای تعلیق و سایر اجزای ساختاری استفاده می شود. همچنین در صنعت هوافضا برای تولید اشکال پیچیده برای مخازن سوخت و سایر اجزای ساختاری استفاده می شود. مزایای هیدروفرمینگ مقرون به صرفه: هیدروفرمینگ می تواند مقرون به صرفه تر از سایر فرآیندهای شکل دهی فلز باشد، زیرا به مراحل ابزارسازی کمتر و ضایعات مواد کمتری نیاز دارد. دقت بالا: هیدروفرمینگ قطعاتی را با دقت بالا تولید می کند و در نتیجه محصول نهایی یکنواخت تر و دارای اعوجاج کمتری نسبت به سایر فرآیندهای شکل دهی فلز است. سبک وزن: هیدروفرمینگ می تواند قطعات سبک وزن تولید کند، که آن را برای صنایع خودروسازی و هوافضا ایده آل می کند، جایی که کاهش وزن برای بهبود بازده سوخت و عملکرد بسیار مهم است. استحکام: هیدروفرمینگ می تواند قطعاتی با استحکام و سختی بالا تولید کند که آن را به یک فرآیند ایده آل برای تولید اجزای ساختاری تبدیل می کند. کاهش زمان سرب: هیدروفرمینگ می تواند زمان هدایت را کاهش دهد زیرا به مراحل ابزارسازی کمتری نیاز دارد و می تواند قطعات را در یک عملیات واحد تولید کند. کاربرد های هیدروفرمینگ خودرو: هیدروفرمینگ معمولاً در صنعت خودروسازی برای تولید پانل های بدنه، سیستم های اگزوز و اجزای تعلیق استفاده می شود. هوافضا: هیدروفرمینگ در صنعت هوافضا برای تولید اجزای ساختاری سبک و قوی مانند پوست بال و ناسل موتور مورد استفاده قرار می گیرد. پزشکی: هیدروفرمینگ در صنعت پزشکی برای تولید دستگاه های قابل کاشت و ابزار جراحی استفاده می شود. تجهیزات ورزشی: هیدروفرمینگ برای تولید قطعات سبک وزن و بادوام برای تجهیزات ورزشی مانند قاب دوچرخه، چوب گلف و راکت تنیس کاربرد دارد. نتیجههیدروفرمینگ یک فرآیند شکل دهی فلزی مقرون به صرفه و کارآمد است که به طور گسترده در صنایع خودرو سازی و هوافضا برای تولید قطعات سبک و قوی استفاده می شود. مزایای زیادی نسبت به سایر فرآیندهای شکل دهی فلز دارد، از جمله دقت بالا، سبک وزن و استحکام. با این حال، معایبی نیز دارد، مانند انتخاب مواد محدود و سرمایه گذاری اولیه بالا به طور کلی، هیدروفرمینگ یک فرآیند مهم برای تولید مدرن است و کاربرد های آن احتمالاً در آینده به رشد خود ادامه خواهد داد.

دستگاه هیدروفرمینگ چیست؟ دستگاه هیدروفرمینگ ( به انگلیسی:Hydroforming ) یک راه مقرون به صرفه برای شکل دهی فلزات انعطاف پذیر مانند:آلومینیوم , برنج , فولاد کم آلیاژ و فولاد ضدزنگ و…… دستگاه هیدروفرمینگ یک نوع خاص از شکل‌دهی با استفاده از حرارت است, این روش در تولید قطعات خودرو و بدنه هواپیما در سال 1980 مورد استفاده قرار گرفت و در سالهای 1980 تا 1990 این روش پیشرفت های زیادی یافت ویژگی های دستگاه هیدروفرمینگ دقت بالا سرعت بالا قابلیت فرم دادن انواع لوله و… شکل‌دهی هیدرولیکی یا دستگاه هیدروفرمینگ ( Hydroforming ) یک ‌راه مقرون ‌به‌ صرفه برای شکل‌دهی فلزات انعطاف‌ پذیر مانند آلومینیوم، برنج، فولاد کم آلیاژ و فولاد ضدزنگ به قطعات سبک‌وزن، سفت و قوی از لحاظ ساختاری است. یکی از بزرگ‌ترین کاربردهای دستگاه هیدروفرمینگ در صنعت خودرو است که استفاده از شکل‌های پیچیده در تولید سازه‌ های قوی، سبک، سفت ‌و سخت را برای بدنه وسایل نقلیه ممکن می‌سازد. این فن به‌خصوص در صنعت ماشین مسابقه‌ای محبوبیت دارد و همچنین غالباً در شکل‌دهی لوله‌های آلومینیومی برای ساخت قاب ‌های دوچرخه به کار می‌رود. دستگاه هیدروفرمینگ یک نوع خاص از شکل‌دهی با استفاده از قالب است که از یک سیال هیدرولیکی پرفشار برای فشرده کردن ماده کاری در دمای اتاق در یک قالب، استفاده می‌شود. برای تبدیل آلومینیوم به یک اسکلت وسیله نقلیه، یک لوله توخالی آلومینیوم درون یک قالب تورفته که باعث شکل‌گیری قطعه مطلوب می‌شود، قرار داده می‌شود؛ سپس پمپ هیدرولیک پرفشار، سیال را با فشار خیلی زیاد درون لوله آلومینیوم تزریق می‌کند در نتیجه لوله آلومینیومی تا جایی که بر قالب منطبق شود منبسط می‌شود. آلومینیوم حاصل سپس از قالب جدا می‌شود. دستگاه هیدرو فرمینگ امکان ساختن شکل‌های پیچیده فرورفته را فراهم می‌سازد که انجام چنین کاری به روش پرس استاندارد سخت یا غیرممکن است. قطعاتی که از روش دستگاه هیدروفرمینگ ساخته می‌شوند، غالباً نسبت سفتی به وزن بیشتر و هزینه واحد کمتری نسبت به روش پرس سنتی یا پرس و جوش‌کاری قطعات جدا از هم دارند. تقریباً تمام فلزاتی که توانایی شکل‌دهی سرد دارند، می‌توان دستگاه هیدروفرمینگ را روی آن‌ها انجام داد، مانند آلومینیوم، برنج، فولاد کربن و ضدزنگ، مس و آلیاژهای استحکام بالا دستگاه هیدروفرمینگ ورق ( SHF: Sheet Hydroforming ) در طریقه سنتی برای شکل‌دهی ورقهای فلزی ورق را درون قالب مربوطه قرار داده و به کمک فشار دستگاه‌های پرس سنگین ورق شکل قالب را به خود می‌گرفت. هیدروفرمینگ یا شکل‌دهی به کمک فشار آب تکنیکی جدید در ساخت و شکل‌دهی قطعاتی است که قبلاً به صورت پرسی ساخته می‌شدند. در زمینه دستگاه هیدروفرمینگ ورق تحقیقات بسیاری در طی سال‌های اخیر انجام شده و روش‌های مختلفی از سوی محققان ارائه شده‌است. معمولاً از این روش برای ساخت قطعات پیچیده با سطح مقطع‌های مختلف در یک قطعه استفاده می‌شود. در حال حاضر با توجه به فضای رقابتی، منابع محدود مواد اولیه و مالی، سوخت مصرفی و همچنین مشکلات زیست‌محیطی، ضرورت استفاده از فناوری‌های جدید روز به روز بیشتر احساس می‌شود. استفاده از روش هیدروفرمینگ، نقش مهمی در کاهش وزن قطعه، هزینه ابزار و هزینه تولید دارد. برای اولین بار این روش در تولید قطعات خودرو و بدنه هواپیما در سال ۱۹۸۰ مورد استفاده قرار گرفت و در سال‌های ۱۹۸۰ تا ۱۹۹۰ این روش پیشرفت‌های زیادی داشت. در این روش به سبب اعمال فشار مکانیکی و در اثر کشش ورق گوشه‌های ورق هنگام شکل‌دهی ضخامتی کمتر از قسمت مرکزی آن پیدا می‌کند. به همین دلیل طراحان ورق را با ضخامتی بیشتر از ضخامت اصلی مورد نیاز در نظر می‌گیرند که جبران کاهش ضخامت در موقع کشش به وسیلهٔ پرس را در نظر گرفته باشند. همچنین در این روش شکل‌دهی ورق‌ها به سبب خاصیت ارتجاعی فولاد باید با زوایائی تیزتر از زاویه مورد نیاز پرس شوند تا خاصیت ارتجاعی ورق هم لحاظ شده باشد. این فرایند شبیه فرایند متداول کشش ورق بوده که در آن ابتدا یک طرف قالب که بر اساس نوع قطعه و هزینه‌های ساخت تعیین می‌شود، ساخته شده و سپس در دستگاه هیدروفرمینگ، نصب می‌شود. قطعه اولیه توسط ورق‌گیر بر روی قالب گرفته شده و پانچ(Punch) قطعه مورد نظر را به درون قالب می‌کشاند. طوری‌که در پشت دیافراگم لاستیکی فشاری از روغن وجود دارد که در واقع کار حفره را انجام می‌دهد و شکل قالب را به آن می‌دهد. اختلاف عمده روش هیدروفرمینگ ورق نسبت به فرایند موسوم کشش ورق در نوع سنبه آن بوده و در این روش از یک سیال (معمولاً امولسیون آب و روغن) یا یک ماده انعطاف‌پذیر به‌جای سنبه استفاده می‌شود. روغن تأمین‌کننده نیروی کاری و آب مایع عمل‌کننده فرایند (به‌علت فراوانی و ارزان بودن آن) و سیستم عملکرد آن‌ها نیز مشابه سرنگ است. مطابق شکل ۱ قالب به یک محفظه فشار تبدیل گردیده و فشار سیال از طریق یک دیافراگم لاستیکی واقع در بین ورق و سیال به ورق منتقل می‌شود و ورق خام شکل موردنظر را پیدا می‌کند. انواع دستگاه هیدروفرمینگ ورق تکنولوژی دستگاه هیدروفرمینگ این امکان را ایجاد کرده که بتوانیم قطعات بسیار پیچیده را تولید کنیم، از پیشرفت‌های جدید در این عرصه می‌توان به فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی، فرایند کشش عمیق هیدروریم، دستگاه هیدروفرمینگ جفتی ورق فلزی، دستگاه هیدروفرمینگ ورق با یک قالب متحرک اشاره کرد. یکی از فرایندهای مهم در این روش، فرایند کشش عمیق است. در روش سنتی احتمال پارگی و چروکیدگی به دلایل مختلفی در قطعه می‌شد. عواملی از قبیل شعاع سنبه و ماتریس، نگهداری ورق جنس ورق تأثیر زیادی داشتند. اما در تکنولوژی دستگاه هیدروفرمینگ این احتمال بسیار کم شده از جمله اینکه دیگر چیزی به عنوان شعاع لبه مطرح نیست که باعث پارگی ورق شود. یکی از مهم‌ترین روش‌ها در این زمینه فرایند دستگاه هیدروفرمینگ جفتی ورق می‌باشد. به‌طور خلاصه در این فرایند از دو صفحه تخت یا پیش فرم شده‌استفاده می‌شود، ابتدا گوشه‌های آن‌ها را بهم جوش می‌کنند سپس در قالب قرار می‌دهند. بعد از بسته شدن قالب قسمت جوشکاری شده بین صفحات نگهدارنده قرار می‌گیرد. سپس فشار متعادلی بین صفحات اعمال می‌گردد و تغییر شکل ورق‌ها آغاز می‌شود. هیدروفرمینگ ورق دو نوع است. نوع اول شکل‌دهی کیسه‌ای (Bladder forming) (وقتی‌که از یک کیسه حاوی مایع استفاده می‌شود و هیچ مایعی با ورق تماس ندارد) و نوع دوم زمانی که مایع با ورق تماس دارد (بدون کیسه). شکل‌دهی کیسه‌ای بعضی مواقع شکل‌دهی خمشی (Flexforming) نیز نامیده می‌شود. شکل‌دهی خمشی اغلب برای محصولات کم‌حجم استفاده می‌شود، مثلاً در عرصه هوافضا. یکی از انواع شکل‌دهی تماس مستقیم با سیال، کشش عمیق هیدرومکانیکی نامیده می‌شود. درکشش عمیق هیدرومکانیکی، قطعهٔ کار روی یک حلقه کشش (نگه‌دارنده) که بالای یک پانچ است قرار می‌گیرد (پانچ‌ها ابزارهایی هستند که در دو طرف لوله قرار می‌گیرد و با فشار دادن دو سر لوله باعث هل دادن ماده سازنده قطعه به سمت قسمت‌هایی که قرار است برآمده شوند، می‌شود)، سپس یک محفظه هیدرولیکی، قطعه کار را فرامی‌گیرد و یک فشار اولیه نسبتاً کم قطعه کار را روی پانچ می‌نشاند. سپس پانچ به درون محفظهٔ هیدرولیکی منتقل می‌شود و فشار تا حدود پی اس آی ۱۵۰۰۰ بالابرده می‌شود تا قطعه شکل موردنظر را به خود بگیرد. سپس فشار برداشته می‌شود و پانچ عقب می‌آید، محفظه هیدرولیکی بالابرده می‌شود و فرایند کامل می‌شود. شکل‌دهی محدبی (Bulge forming) شکل‌دهی انفجاری : برای قطعات بزرگ، روش دستگاه هیدروفرمینگ انفجاری می‌تواند فشار شکل‌دهی را به‌وسیله انفجار ساده در بالای قطعه که در یک استخر آب فروبرده شده‌است، تولید کند. تجهیزات مورد استفاده در این روش می‌تواند خیلی ارزان‌تر از بقیه روش‌های مورد استفاده در فرایندهای پرس باشد. همچنین در این فرایند فقط از یک موج شوکی در هوا به‌عنوان ابزار تولید فشار استفاده می‌شود. به‌خصوص وقتی مواد منفجره به قطعه کار نزدیک هستند، اثرات اینرسی نتیجه را از شکل‌گیری به‌وسیلهٔ فشار هیدرواستاتیک تنها پیچیده‌تر می‌سازد. دستگاه هیدروفرمینگ لوله (THF: Tube Hydroforming) در فرایند هیدروفرمینگ لوله بلنک اولیه می‌تواند به صورت‌های لوله مستقیم، لوله خم‌دار و لوله فرم‌دار باشد. انواع لوله‌های مورد استفاده در این روش شامل انواع لوله و پروفیل‌های کشیده شده بدون جوش و درز می‌باشد. دردستگاه هیدروفرمینگ لوله دو شیوه اصلی وجود دارد: پرفشار و کم‌فشار. در فرایند پرفشار لوله تماماً در یک قالب، قبل از فشرده شدن محصورشده‌است. در کم‌فشار، هنگام بسته شدن قالب، لوله کمی تحت‌فشار قرار داده می‌شود تا به یک حجم ثابت برسد. ازلحاظ تاریخی، این فرایند در دهه ۵۰ میلادی ثبت اختراع شد، اما ازلحاظ صنعتی در دهه ۷۰ میلادی برای تولید مفصل‌های T شکل بزرگ برای صنعت نفت و گاز گسترش یافت. امروزه این فرایند در بخش خودرو، جایی که بسیاری از کاربردهای صنعتی می‌تواند پیدا شود، بیشتر استفاده می‌شود. این فرایند همچنین برای ساخت اجزا لوله‌ای دوچرخه‌ها استفاده می‌شود. در هیدروفرمینگ لوله فشار به درون یک لوله که به‌وسیله قالب‌هایی با سطوح مقطع و شکل‌های مطلوب نگه‌داشته شده، اعمال می‌شود. وقتی قالب‌ها بسته‌شده‌اند، انتهای لوله به‌وسیلهٔ پانچ‌های محوری بسته‌شده‌است و لوله با سیال هیدرولیکی پرشده‌است. فشار درونی می‌تواند تا چند هزار بار افزایش یابد و این بخش باعث می‌شود لوله در برابر قالب‌ها کالیبره شود. سیال به درون لوله از طریق یکی از دو پانچ محوری تزریق می‌شود. پانچ‌های محوری متحرک هستند و کارشان ایجاد فشار محوری و هل دادن ماده سازنده لوله به‌طرف قسمتی از لوله که قرار است برآمده شود، است. همچنین ممکن است اثر پانچ‌های متقابل عرضی با قالب شکل‌گیری ترکیب شود تا برآمدگی‌هایی با نسبت قطر به طول کوچک شکل گیرد. همچنین ممکن است پانچ‌های متقابل عرضی برای ایجاد سوراخ‌هایی در قطعه کار، در پایان فرایند شکل‌گیری، استفاده شوند. طراحی این فرایند درگذشته یک کار چالش‌برانگیز بوده‌است، چون‌که مدل‌سازی تحلیلی اولیه فقط برای موارد محدود ممکن بود. پیشرفت‌ها در تحلیل اجزای محدود (FEA: Finite Element Analysis) و روش اجزای محدود (FEM: Finite Element Method) در سال‌های اخیر فرایندهای هیدروفرم را قادر ساخته‌اند تا به‌طور گسترده‌تری برای انواع قطعات و مواد طراحی و ساخته شوند. غالباً شبیه‌سازی‌های روش اجزای محدود برای پیدا کردن یک فرایند عملی و تعریف کردن منحنی‌های بارگذاری صحیح مانند فشار _ زمان و میزان تزریق سیال محوری _ زمان، باید به کار گرفته شود.