Sıcak metal gaz şekillendirme - Hot metal gas forming

Sıcak metal gaz şekillendirme (HMGF) bir yöntemdir ölmek şekillendirme içinde bir metal tüp esnek bir duruma ısıtılır, ona yakın ancak altında erime noktası, sonra dahili olarak bir gaz tüpü, kapatan bir kalıp boşluğu tarafından tanımlanan şekle dışa doğru oluşturmak için. Yüksek sıcaklıklar, metalin daha önce kullanılandan çok daha fazla kopmadan uzamasına veya gerilmesine izin verir. soğuk ve sıcak şekillendirme yöntemleri. Ek olarak, metal daha ince detaylara dönüştürülebilir ve geleneksel yöntemlere göre daha az genel şekillendirme kuvveti gerektirir.

Geçmiş ve önceki tekniklerle karşılaştırma

HMGF, mevcut birkaç ticari işlemin maliyet etkinliği ve uygulanabilirliğinde bir evrimdir: süperplastik şekillendirme, Sıcak darbe şekillendirme,[1] ve hidroforming.

Karmaşık borular, birlikte oluşturulmuş ve kaynaklanmış birden fazla tabaka bileşeninden yapılabilir, ancak bu, gereksiz maliyetler ekler ve bağlantılarda kalite endişeleri yaratır. Hidroforming, metal borular oluşturmak için aşırı basınç altında sıvı kullanır. Sıhhi tesisat endüstrisi için geliştirildi ve 1990 yılına kadar yüksek hacimli otomobiller için uygun üretim verimliliklerine ulaştı. Tipik olarak hidroforming, ortam sıcaklıklarında yapılır ve metallerin oluşma uzamasını% 8-12 çap artışıyla sınırlar. alüminyum ve% 25–40 çelik. Bu, üretilebilecek parça şekli karmaşıklığını sınırlar. Ek olarak, ortam tüplerini oluşturmak için gereken dahili sıvı basınçları nedeniyle iş merkezleri ve aletler büyük ve pahalı olabilir. HMGF, yalnızca bir şekillendirme adımında ve genellikle geleneksel tüp hidroformingden daha düşük bir iç basınçta daha büyük şekil karmaşıklığına sahip tüpler oluşturabilir.

Üfleme ile şekillendirme başladı bardak uzun zaman önce ve şimdi plastiği içi boş yapılara dönüştürmek için yaygın bir yöntem. Yine, ısıtılmış malzeme özellikleri birçok işleme avantajı sağlar. Sıcak şekillendirme, son yıllarda kapsamlı araştırmaların konusu olmuştur. Bir alaşımın ortam sıcaklığının üzerinde ancak yeniden kristalleşme sıcaklığının altında oluşması olarak tanımlanır,[2] ve hidroform prensipleri kullanılarak tüpler üzerinde yapılabilir. Sıcaklıklar tipik olarak, ısıtılmış şekillendirme sıvılarını çevreleyen güvenlik endişeleri nedeniyle sınırlıdır.[3] Bu sıcaklıklarda döngü süreleri hala nispeten uzun olabilir ve uzamalar hala sıcak şekillendirme sürelerine yaklaşmaz.[4]

Süperplastik şekillendirme genellikle havacılık endüstrisinde uygulanır, ancak çok büyük gerinim değerlerine kadar deforme olmuş, ancak çok düşük bir gerinim hızında çok ince taneli metal alaşımlarının kullanılmasını gerektirir. HMGF bu nedenle potansiyel olarak süperplastik şekillendirmeden daha hızlıdır.

Doğal bir evrim olarak, HMGF'ye duyulan ihtiyaç 1990'lardan başlayarak araştırmalar yarattı. Hızlı çevrim süreleri, ucuz alet ve hidroformasyondan daha düşük bir büyüklük sırasındaki basınçlardan kaynaklanan makineler ve yüksek sıcaklıkta şekillendirme nedeniyle aşırı şekillendirme oranları, yüksek hacimli düşük maliyetli üretim için zorlayıcı bir iş durumu yaratır.

1999 yılında, HMGF tekniklerinin geliştirilmesi, İleri Teknoloji Programı Tarafından finanse edilen (ATP) projesi BİZE Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST).[5] Bu proje 1993 yılında tamamlandı ve araştırmalar, alüminyum için% 150 ve çelik için% 50'ye varan genişleme oranlarının mümkün olduğunu ve duvar incelmesini en aza indirmek için malzemenin uç beslemesinin kullanılmasıyla daha fazla genişletme kabiliyetinin mümkün olduğunu gösterdi.[1]

ABD araştırmalarına ayak uydurmak için, bir Avrupa projesi finanse edildi. Kömür ve Çelik Araştırma Fonu (RFCS). Temmuz 2004'ten başlayarak 3 yıl süren bu proje, HMGF sürecini daha da araştırdı. 2007'ye kadar, Avrupa araştırma ve ticari kuruluşlar konsorsiyumu, daha basit ısıtma ve kalıp yapımı kavramlarını kanıtladı ve daha zorlu çelik alaşımlarına odaklanırken, duvar incelmesini ve gecikmeyi kontrol etmek için uç besleme kullanımıyla% 140 oranında serbest deformasyon gösterdi. kırılma.[6] Bu deneylerde kullanılan yöntem patentlidir. ABD Patenti 7,285,761 .[kaynak belirtilmeli ]

Ayrıca Avrupa'da paralel araştırma, konsepte yenilikçi bir yaklaşım getirdi. 2006 yılına gelindiğinde, sıcak metal gazı şekillendirmenin HEATform yöntemi, "tarihsel olarak yalnızca şu alanlarda mümkün olan benzersiz metal şekillerinin kanıtlarını gösterdi. cam üfleme ve üflemeli kalıplanmış parçalar "20 saniyelik üretim için tasarlanan döngü süresinde% 270'in üzerinde genleşme oranını aşan alüminyum şekillendirme. Sertleşmenin ve müteakip kırılmanın alüminyum alaşımının oluşumunu 460 ° C'nin (860 ° F) altında sınırlayacağını belirtmek, en iyisi 550 ° C'de (1,022 ° F) akış davranışı gözlenmiştir Bu, ılık sıvı veya sıcak gaz basıncı oluşturma yeteneklerinden önemli ölçüde daha yüksektir Uç besleme kontrolünün HEATform teknikleri,% 300 gerinim değerlerine kadar tekdüze duvar kalınlığı elde etmiştir.[7]

Malzeme uyumluluğu ve tahmine dayalı analiz teknikleri konusunda önemli araştırmalar devam ederken, sıcak metal gazı şekillendirme, malzeme son beslemesiyle birlikte sıcak genleşme sağlayan en az bir şirket tarafından ticarileştirilmiştir.

Başvurular

Tipik uygulamalar şu şekildedir: otomotiv ve havacılık endüstrisi hidroformasyonun öncü teknolojisinin iyi bilindiği yer. Diğer uygulamalar şunları içerir: Spor ekipmanları ve mobilya. Çoklu malzeme kabiliyeti dekoratif iş parçalarında kullanılır ve sıhhi tesisat armatürleri.[kaynak belirtilmeli ]

Malzemeler

HMGF süreci neredeyse tüm metallerle uyumludur.[kaynak belirtilmeli ] HMGF'nin en önemli yararı, soğuk forma dayanıklı malzemelerin karmaşık şekillendirme için uygun hale gelmesidir. Genellikle alaşımlar, soğuk şekillendirmeyi sağlamak ve arttırmak için pahalı malzemelerle geliştirilir. işlenebilirlik ancak HMFG ile daha ucuz bir alaşım kullanılabilir ve bu da parça fiyatlarını düşürür. Bir örnek, kullanımıdır ferritik paslanmaz çelikler, egzoz bileşenleri için 1.4512 alaşımı gibi. Tipik olarak, daha pahalı östenitik paslanmaz 1.4301 alaşımı gibi, ortamda şekillendirilebilirlikteki% 40 avantajı nedeniyle karmaşık şekillendirme gerektiren parçalar için seçilmiştir (% 38,5'e karşı% 27,4 tipik% A).[8]HMGF'de sertleştirilebilir metal alaşımları (örneğin borlu çelikler) kullanılabilir. Bu durumda, kalıp sadece bir şekillendirme aracı olarak değil, aynı zamanda bir tavlama aracı olarak da kullanılabilir, böylece şekillendirme ve soğutmadan sonra oluşturulan tüpün nihai sertliği arttırılır. Bu durumda işlem genellikle "presle sertleştirme" olarak adlandırılır.

Notlar

  1. ^ a b Bill Dykstra (2001). "Araç Yapısal Bileşenlerini Üretmek İçin Sıcak Metal Gaz Şekillendirme", Metal Şekillendirme
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2009-06-06 tarihinde. Alındı 2009-07-27.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  3. ^ xiHarry Singh (2006) “Isıyla Şekillendirme: Borulu Yapılar Oluşturmada Yeni Bir Özgürlük” (konferans raporu); 4. Yıllık Kuzey Amerika - Hidroforming Konferansı ve Sergisi - Eylül 2006
  4. ^ Yingyout Aue ‐ u ‐ lan ve diğerleri. (2006), "Sıcak şekillendirme magnezyum, alüminyum tüpler", The Fabricator, 2006‐3‐10, 2009-12‐6'dan alındı thefabricator.com
  5. ^ ATP Proje Özeti, http://jazz.nist.gov/atpcf/prjbriefs/prjbrief.cfm?ProjectNumber=98‐01‐0168
  6. ^ Zarazua, J.I .; Vadillo, L .; Mangas, A .; Santos, M .; Gutierrez, M .; Gonzalez, B .; Testani, C .; Argentero, S. (Mayıs 2007), "Otomotiv Endüstrisinde Yüksek Mukavemetli ve Paslanmaz Çelik Borular için Alternatif Hidroforming İşlemi IDDRG2007" (PDF), IDDRG 2007 Uluslararası Konferansı, Győr, Macaristan, dan arşivlendi orijinal (PDF) 2011-07-28 tarihinde.
  7. ^ Harry Singh (2006) “ISI Şekillendirme: Borulu Yapıları Oluşturmada Yeni Bir Özgürlük” (konferans raporu); 4. Yıllık Kuzey Amerika - Hidroforming Konferansı ve Sergisi - Eylül 2006
  8. ^ Vadillo, L .; Santos, M. T .; Gutierrez, M.A .; Pérez, I .; González, B .; Uthaisangsuk, V. (Mayıs 2007), "Yüksek Mukavemetli Çelik ve Paslanmaz Çelik Boruların Şekillendirilmesi İçin Sıcak Metal Gaz Şekillendirme Teknolojisinin Simülasyonu ve Deneysel Sonuçları" (PDF), IDDRG 2007 Uluslararası Konferansı, Győr, Macaristan, arşivlendi orijinal (PDF) 2011-07-28 tarihinde.

Dış bağlantılar