فرآیند هیدروفرمینگ ورق چیست؟

یکی از محصولات فولادی پرکاربرد در صنایع مهم و بزرگ، ورق فولادی است. گاهی بسته به نوع و محل مصرف ورق، نیاز به اجرای فرآیندهای مختلف روی این مقطع فولادی، ضرورت می‌یابد. یکی از فرآیندهایی که برای برخی از محصولات فولادی از جمله ورق استفاده می‌شود و آن را برای استفاده در صنایع مهیا می‌سازد، هیدروفرمینگ است. با ما تا انتهای این مطلب برای آشنایی با فرآیند هیدروفرمینگ ورق فولادی همراه باشید.

هیدروفرمینگ ورق چیست؟

هیدروفرمینگ ورق (Hydroforming) که به اختصار به آن HF نیز گفته می‌شود، یکی از روش‌های فرمینگ یا فرم‌دهی ورق  است که استفاده از آن برای اولین بار، به دهه 80 میلادی برمی‌گردد.

از این روش برای فرم‌دهی ورق‌های مختلفی مانند ورق آلومینیوم، برنج، استنلس استیل و غیره استفاده می‌شود. هر چند هیدروفرمینگ در صنایع مختلف کاربرد دارد، اما استفاده از آن در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعاتی مانند اگزوز، رادیاتور، شاسی خودروهای اسپرت و بدنه‌های اتومبیل متداول‌تر است.

استعلام قیمت و خرید انواع ورق فرمینگ

ابداع فرآیند هیدروفرمینگ سبب تحولی شگرف در صنایع مختلف شد، زیرا استفاده از این روش علاوه بر کاهش زمان تولید و هزینه، امکان ساخت قطعات صنعتی پیچیده، سبک و سخت را برای بدنه وسایل نقلیه فراهم ساخته است. فرآیند هیدروفرمینگ از یک سیال هیدرولیکی پرفشار برای فشرده کردن ماده و شکل‌دهی آن با استفاده از قالب استفاده می‌کند. قطعاتی که با استفاده از روش هیدروفرمینگ ساخته می‌شوند دارای وزن کمتر، استحکام بیشتر و هزینه کمتری نسبت به روش پرسی یا روش جوشکاری قطعات جدا از هم هستند. تقریبا برای تمام فلزاتی که توانایی فرم‌دهی آن‌ها با فرآیند نورد سرد امکان‌پذیر است، می‌توان از روش هیدروفرمینگ استفاده کرد.

تاریخچه هیدروفرمینگ به چه زمانی برمی‌گردد؟

آیا تا به حال به این مسئله توجه کرده‌اید که چگونه از فولادهای فرم‌دهی شده برای ساخت وسایل فولادی مختلف استفاده می‌شود؟ آیا می‌دانید بدنه خودرو یا بدنه دوچرخه با چه روشی فرم‌دهی شده است؟

شاید تصور کنید که قطعات فلزی توسط دستگاه‌های متداول پرس تولید می‌شوند، اما این همه ماجرا نیست!

در اواخر دهه 50 روشی نوین، تحت عنوان هیدروفرمینگ برای فرم‌دهی سریع‌تر و راحت‌تر قطعات فلزی در مقابل روش‌های پرسی ابداع شد.

با استفاده از روش هیدروفرمینگ، ساخت اشکال نامتقارن و نامنظم قطعات فولادی به سادگی انجام می‌شود. همانطور که از نام این روش هویداست، هیدرو به معنای آب (یا هر نوع مایعی که بسته به مقطع برای فرم‌دهی استفاده می‌شود) و فرمینگ به معنای شکل‌دهی است.

فرآیند هیدروفرمینگ چگونه انجام می‌شود؟

قبل از ابداع روش هیدروفرمینگ، ورق‌های فلزی را دورن 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 است که جای دستگاه‌های پرس پیشین را پر کرده است.

اختلاف عمده روش هیدروفرمینگ ورق نسبت به فرآیند کشش ورق، در نوع سنبه آن بوده، به صورتی که در این فرآیند از یک سیال و یا یک ماده انعطاف‌پذیر به جای سنبه استفاده می‌شود.

"در روش‌های فرمینگ معمولی، ورق بعد از چندین مرحله، به فرم مورد نظر می‌رسد، اما در روش هیدروفرمینگ، قطعات تنها طی یک مرحله به قطعه مورد نظر تبدیل می‌شوند."

روش هیدروفرمینگ دارای مزایایی از قبیل یکنواختی ضخامت در تمام سطوح به غیر از گوشه‌های ورق، کشش قطعات پیچیده در یک مرحله، عمق کشش بیشتر به همراه توزیع مناسب کرنش، عدم نیاز به ساخت قالب و در نتیجه کاهش هزینه است. از این روش بیشتر برای تولید قطعات بدنه و شاسی در اتومبیل استفاده می‌شود.

به طور کلی، قالب‌های هیدروفرمینگ ورق به دلیل تنش‌های ناشی از فشار بالای سیال و نیروهای محوری می‌بایست استحکام بالایی داشته باشند و جهت کاهش اصطکاک و افزایش شکل‌پذیری، پرداخت سطحی خوبی روی آن‌ها انجام می‌شود.

سه پارامتر موثر بر قابلیت شکل‌پذیری در هیدروفرمینگ شامل پارامترهای هندسی، پارامترهای مواد و پارامترهای فرآیند است. پارامتر هندسی شامل ضخامت ورق، قطر بلانک، قطر و سرعت پانچ است و  پارامترهای فرآیند شامل ضریب اصطکاک، فشار داخلی و نسبت تنش اسمی است. همچنین پارامترهای مربوط به خواص مواد شامل استحکام، تنش تسلیم، مدول یانگ و چگالی است.

فرآیندهای مشابه با فرآیند هیدروفرمینگ

در شکل‌دهی ورق و ساخت قطعات فولادی مختلف، از روش‌های مشابه با فرآیند هیدروفرمینگ نیز استفاده می‌شود. در زیر به برخی از متداول‌ترین روش‌های فرمینگ اشاره خواهیم کرد:

1. روش هیدرومک (Hydromec)
2. روش کشش عمیق هیدرومکانیکی (Aquadraw)
3. روش شکل‌دهی محدبی Bulge forming))
4. روش شکل‌دهی انفجاری

هر یک از چهار روش مذکور برای فرم‌دهی ورق فولادی استفاده می‌شوند. به طور کلی، برای قطعات بزرگ، روش هیدروفرمینگ انفجاری می‌تواند فشار شکل‌دهی را به ‌وسیله انفجار ساده در بالای قطعه که در یک استخر آب فروبرده شده ‌است، تولید کند. تجهیزات مورد استفاده در این روش می‌تواند خیلی ارزان‌تر از بقیه روش‌های مورد استفاده در فرآیندهای پرس باشد. همچنین در این فرآیند، فقط از یک موج شوک در هوا به ‌عنوان ابزار تولید فشار استفاده می‌شود.

فرآیند هیدروفرمینگ چه کاربردهایی دارد؟

به طور کلی می‌توان گفت از فرآیند هیدروفرمینگ در صنایع خودروسازی برای ساخت قطعاتی از جمله سیستم اگزوز، فریم، برخی از قسمت‌های رادیاتور، اکسل، شاسی خودروهای اسپرت و برخی از قسمت‌های بدنه و غیره استفاده می‌شود.

از مهمترین کاربردهای فرآیند هیدروفرمینگ می‌توان به استفاده از آن در صنعت هوافضا و کشتی‌سازی برای کاربردهای نظامی اشاره کرد.

انواع هیدروفرمینگ ورق فولادی

فرآیند هیدروفرمینگ ورق را می‌توان در دو نوع زیر تقسیم‌بندی کرد:

1. شکل‌دهی کیسه‌ای (Bladder forming): وقتی که از یک کیسه حاوی مایع استفاده می‌شود و هیچ مایعی با ورق تماس ندارد.
2. شکل‌دهی بدون کیسه (Flexforming): زمانی که مایع با ورق تماس دارد. از این روش گاهی با نام شکل‌دهی خمشی نیز یاد می‌شود.

کلام آخر

در این مطلب با یکی از روش‌های نوین فرم‌دهی ورق، یعنی فرآیند هیدروفرمینگ ورق، انواع و کاربردهای آن آشنا شدیم. با اینکه این روش یکی از بهترین روش‌های فرمینگ ورق فولادی است اما به دلیل عدم آشنایی مدیران صنایع با آن، گسترش زیادی پیدا نکرده است. با این وجود، لازم است که صاحبان صنایع به ویژه صنعت خودروسازی نسبت به استفاده از روش هیدروفرمینگ ترغیب شوند تا ضمن کاهش قیمت تولید، از اتلاف منابع و مواد اولیه تولید جلوگیری شود. شرکت مدیران آهن انواع ورق فولادی فرمینگ را تامین و در بازار آهن عرضه می‌نماید. برای استعلام قیمت انواع ورق فولادی، مشاوره رایگان و خرید با ما از طریق شماره تلفن 03134155 در تماس باشید. کارشناسان ما همواره آماده پاسخگویی به شما مشتریان گرامی هستند.