Гидроформинг - прессование жидкостью под давлением.

 

   
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. Используя современные контролируемые процессы прессования, возможно получить большее количество деталей из меньшего количества все более дефицитного и дорогого сырья.



   Компания Bosch Rexroth AG (Бош Рексрот), являясь всемирно известным лидером инноваций и технологий, ведет совместные работы над дальнейшим развитием этой перспективной области техники с крупными заказчиками и с Исследовательским институтом формовочных технологий при Штуттгартском университете. Благодаря интегрированию прецизионных гидравлических компонентов с оптимально сконструированной электроникой как для открытых, так и для замкнутых контуров регулирования гидравлические системы Rexroth достигли таких результатов, которые устанавливают мировые стандарты в этой области.

   В гидравлических системах высокого давления предъявляются чрезвычайно высокие требования к статическим и динамическим параметрам — слишком большие силы воздействуют на систему в целом и отдельные компоненты. Это требует очень внимательного отношения к нормам безопасности, которые компания Rexroth всегда выполняет. Все компоненты и системы подвергаются жестким многократным испытаниям и тестам на качество.

   Формовка жидкостью высокого давления открывает возможность изготавливать детали, которые будут меньше и легче, чем прессованные детали, 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. Но и другие отрасли все больше и больше пользуются неоспоримыми преимуществами данной технологии.

   Фактически в гидроформинге различают два различных процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой.


   Формование высоким давлением изнутри — это формование герметичных пустотелых деталей. При этом пресс-форма состоит из верхней и нижней частей. После того как пресс-форма закрывается, на внутренние стенки заготовки воздействует гидростатическое давление. Благодаря ему заготовка расширяется и точно повторяет очертания пресс-формы.

   Гидромеханическое формование глубокой вытяжкой позволяет изготавливать в одну стадию детали, которые требуют при обычной глубокой вытяжке нескольких операций или же которые невозможно изготовить из одной заготовки вследствие очень сильного вытягивания. Типичными деталями, изготовленными способом формования глубокой вытяжкой, являются детали автомобилей с чрезвычайно глубокими, выступающими частями (такие как топливные баки), а также детали кузова с большой площадью — крыши и капоты.

   Еще одно преимущество данного процесса — высокое качество поверхности изготавливаемых деталей. В отличие от традиционной глубокой вытяжки и формования высоким давлением изнутри пресс-форма при этом процессе состоит всего лишь из одной части. Функцию второй половины выполняет находящаяся под давлением рабочая жидкость. Как при формовании высоким давлением изнутри, так и при гидромеханическом формовании глубокой вытяжкой внутри пресс-формы возникает высокое давление. Силы расширения, проецируемые по всей поверхности заготовки, действуют в направлении раскрытия пресс-формы. В связи с этим необходимы соответствующие приспособления, которые должны во время формовки удерживать пресс-форму закрытой. Такими приспособлениями являются гидравлические или гидромеханические зажимные устройства.

   Гидравлические зажимные устройства способны производить необходимую силу закрытия по всей длине хода. В целом такое устройство напоминает обычный гидравлический пресс. Компания Bosch Rexroth закладывает в свои разработки один из важнейших критериев гидравлического управления прессами — безопасность. Все блоки управления прессами, независимо от размеров, соответствуют требованиям безопасности профсоюзов и выполняют строгие требования норм DIN EN693.

 

   
Данные нормы безопасности действуют не только в европейских государствах, но и признаются во всем мире или же берутся за основу.
Rexroth производит компактные блоки управления, выполняющие следующие функции безопасности:

•  перевод насоса в режим циркуляции без давления;

•  пропорциональная настройка усилия пресса;

•  дублированное предохранение против опускания и превышения давления в главном цилиндре, при необходимости с регулировкой скорости, давления или положения;

•  дополнительное включение и отключение от работы главного цилиндра пресса;

•  холостой  ход при «свободном падении»;

•  холостой ход при дифференциальном включении;

•  ход вверх/вниз с помощью цилиндров холостого или обратного хода;

•  регулирование скорости в режиме «свободного падения».

   Гидромеханические зажимные устройства отличаются от чисто гидравлических дополнительными механическими стопорными устройствами, на которые воздействуют силы во время процесса формовки. Собственная длина хода этих запорных устройств относительно мала, она используется для предварительной обработки заготовки и для закрытия пресс-формы. Характерные черты пресса с гидромеханическим запорным устройством: сила прессования воздействует по всей длине хода, а сила запирания прикладывается только после операции механической блокировки.

   В производственной программе Rexroth имеются стандартные решения по модулям управления для прессов этого типа как для гидравлических, так и для гидромеханических блокирующих устройств. Эти модули многократно доказали свою надежность в тысячах приложений на обычных прессах и в любое время могут быть переработаны по техническим требованиям заказчика. Естественно, все эти модули управления соответствуют действующим нормам безопасности.
В стандартные гидравлические модули управления возможно интегрировать оба варианта запорных устройств, также как и другие важные функции. К примеру, функцию быстрого свободного движения вниз траверсы пресса. Во время этого процесса главный цилиндр засасывает большое количество масла из бака. При этом необходимы эффективные и надежные клапаны наполнения. Эти специальные клапаны наполнения имеют большую пропускную способность при очень низком перепаде давления. При сэндвич-исполнении клапаны наполнения со встроенным пилотом монтируются прямо в верхнюю крышку главного цилиндра.

   Десятилетиями используя многочисленные ноу-хау и обладая отличным инженерным потенциалом, Rexroth разрабатывает для гидравлических систем специальные компоненты, используемые в процессах гидроформинга.




   Мультипликаторы давления компании Rexroth уже несколько лет являются образцами отрасли. Благодаря постоянному совершенствованию они соответствуют жестким требованиям технологий высокого давления. Необходимое разделение минерального масла и негорючей гидравлической жидкости (класса HFA) со   стороны высокого давления осуществляется внутри мультипликатора благодаря особым техническим деталям и специально разработанной системе уплотнений.



Мультипликаторы выпускаются в стандартной комплектации и имеют следующие характеристики:

•  тип СНР2 — рабочее давление до 2000 бар, рабочий объем 1,38—7,85 л;

•  тип СНР4 — рабочее давление до 4000 бар, рабочий объем 1,38—7,85 л;

•  возможно производство под заказ установок для давления выше 4000 бар и с другим рабочим объемом.

   Сторона низкого давления в мультипликаторе Rexroth является регулируемой: точная дозировка количества жидкости высокого давления достигается с помощью встроенной в цилиндр цифровой измерительной системы SSI (датчика положения), выдерживающей давление до 500 бар, а также с помощью пропорциональных клапанов со стороны низкого давления.

   Так как мультипликатор давления не может полностью управлять процессом, на нем устанавливается специальный блок клапанов высокого давления, который распределяет рабочую жидкость в нужном направлении. Для того чтобы наполнить мультипликатор HFA-жидкостью и при этом создать необходимое давление, необходим распределительный блок и обратный клапан. Преимуществом клапанов высокого давления Rexroth являются большие условные проходы (диаметры) аппаратуры. Они позволяют создать большой расход жидкости с минимальными потерями давления, при этом уменьшается время наполнения мультипликатора.

   При помощи специального датчика — преобразователя высокого давления замеряется актуальное давление на высокой стороне, что является основой для высокодинамичной регулировки замкнутого контура управления мультипликатора. При этом существуют высокие требования к динамике и воспроизводимости датчика: измерительные преобразователи давления Rexroth оснащены специальным тонкопленочным сенсором, который соответствует этим требованиям. Высокая стабильность сенсора и бесшовное исполнение корпуса датчика гарантируют высокую эксплуатационную надежность.



   Компоненты высокого давления Rexroth для гидроформинга

Аксиальные цилиндры, которые дополнительно сжимают пресс-формы с боков, быстро и точно реагируют на данные блока управления. Они представляют собой практически серийные цилиндры, но клапанный блок управления модульной конструкции расположен непосредственно на заднем фланце цилиндра. Чтобы достичь высокой скорости реагирования и работы, а также точного управления положением штока, используются высокодинамичные пропорциональные клапаны, а иногда даже сервоклапаны.

   МАС 8 — цифровой модуль управления многоосевым перемещением Rexroth — включает в себя мастер карту (электронную плату), которая может управлять двумя или четырьмя осями перемещения. При необходимости к ней можно добавить до четырех дополнительных плат, каждая для четырех осей соответственно. Таким образом, модуль МАС8 представляет собой идеальное решение для сложных задач управления многокоординатным движением, вплоть до 20 координат (осей).



   С помощью локальной сети можно соединить вместе несколько модулей МАС8. Модуль МАС6 управляется по полевой шине (Profibus DP или CAN) или по сети Интернет от программируемого контроллера (ПЛК) верхнего уровня. Он хранит в памяти специальные гидравлические характеристики управления, может полностью самостоятельно управлять движениями агрегата и, таким образом, выполнять функции ПЛК. По шине CAN поступают данные от датчиков и приводных устройств и/или происходит управление ими.

HNC 100 - 3Х — цифровой блок управления осевым перемещением — является свободно программируемым модулем с обменом сигналами по шине; предназначен как для электрогидравлических, так и для электромеханических приводов. Он может регулировать процессы движения от одного до четырех приводов, а также взаимодействует с ПЛК или компьютером верхнего уровня. Оптимальная работа электрогидравлических приводов достигается благодаря специальным алгоритмам управления и регулирования, согласованным с характеристиками гидравлических компонентов Rexroth.

   Зажимные цилиндры. В линейке Rexroth имеется большой выбор стандартных цилиндров с различным диапазоном давлений, диаметром поршня от 25 до 500 мм и ходом штока до 10 м. При необходимости возможно изготовление с параметрами, отличающимися от стандартных размеров и давления.

   Широкий ассортимент пропорциональных, регулировочных и сервоклапанов(распределителей) удовлетворяет любые пожелания заказчика. Компания Rexroth является крупнейшим мировым производителем и поставщиком пропорциональной и сервоклапанной техники, в частности для процессов формовки высоким давлением жидкости.

   Электрогидравлическая система управления насосами SYHDFEE. Данная система разработана для высокоточного регулирования давления и производительности в замкнутых контурах управления, существует также возможность дополнительного ограничения мощности. Система представляет собой хорошо зарекомендовавший себя аксиально-поршневой насос типа A4VSO с наклонным распределительным диском, со встроенным пропорциональным клапаном, датчиком давления и датчиком угла наклона диска. Во встроенный электронный блок управления пропорциональным распределителем интегрирована функция управления всей системой в целом. При использовании системы SYHDFEE реализуются очень малое время установки и отличное качество регулирования процессов.

   Насосные агрегаты. Широкая программа гидравлических прессовых блоков управления малого и среднего размера дополняется ассортиментом насосных агрегатов Rexroth, изготовленных с учетом всех необходимых требований технологических процессов. Могут применяться специальные бесшумные насосные установки, а также агрегаты для работы с использованием специальных гидравлических жидкостей.


Источник: Журнал "Техномир"