內(nèi)高壓成形的概念，技術(shù)的4個(gè)特點(diǎn)
內(nèi)高壓成形技術(shù)
內(nèi)高壓成形的概念
內(nèi)高壓成形技術(shù)的精確範(fàn)疇?wèi)?yīng)該屬於液力成形技術(shù)。現(xiàn)在國(guó)際上流行用液力成形來(lái)替代原先的液壓成形的說(shuō)法，因?yàn)橐毫Τ尚胃芫_地描述加工過(guò)程的實(shí)質(zhì)，即通過(guò)液體傳遞的壓強(qiáng)，作用在一定的加工表面，最終以液力的形式加工工件，使工件達(dá)到所要求的尺寸和形狀。
一般液力成形（Hydro-forming）分為3種：殼液力成形(Shell hydroforming)；板液力成形(Sheet hydroforming), 一般加壓在600~800MPa；液力成形(Hydroforming)，一般特指美國(guó)的管子液力成形(Tube hydroforming )，或是德國(guó)、歐洲的內(nèi)高壓成形(Internal High Pressure Forming)。簡(jiǎn)單的成形過(guò)程就是通過(guò)加壓裝置對(duì)封閉在模腔中內(nèi)部充滿(mǎn)液體的管件施加一定的壓力，使液體具有極高內(nèi)壓力并流動(dòng)，迫使管壁向內(nèi)腔形狀的空間流動(dòng)而成形，最高的內(nèi)壓可以達(dá)到4000MPa。
國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)首先接觸到的主要是德國(guó)公司的產(chǎn)品，因此習(xí)慣稱(chēng)這種成形技術(shù)為內(nèi)高壓成形。
內(nèi)高壓成形工藝
原理
以采用內(nèi)高壓成形工藝加工T型管接頭為例來(lái)說(shuō)明內(nèi)高壓成形工藝的基本原理。在專(zhuān)門(mén)配合內(nèi)高壓成形工藝的專(zhuān)用液壓機(jī)上配置可同時(shí)加工多個(gè)工件的雙面模具，同時(shí)每個(gè)管子兩端配有軸向密封壓頭(軸向擠壓缸)和一個(gè)對(duì)向壓頭。管坯放在下模上，然後模具閉合，管坯兩端由密封壓頭密封，接向管坯內(nèi)腔注滿(mǎn)壓力介質(zhì)，如油、水等。在實(shí)際成形過(guò)程中，軸向壓頭擠壓管坯，使充滿(mǎn)管內(nèi)壁的壓力介質(zhì)產(chǎn)生很高的內(nèi)壓力。在管坯外形和模腔形狀存在間隙的情況下，壓力介質(zhì)自然向該空間流動(dòng)，同時(shí)作用在管壁上使管子脹形，直到管坯的形狀與模具的內(nèi)腔輪廓相符。另外，對(duì)向壓頭還能控制縱向材料的流動(dòng)。借助整形壓力，使工件形狀完全符合模具的輪廓。這樣可以在零件的尺寸和形狀上達(dá)到很高的精度。最後打開(kāi)模具，取出工件。
特點(diǎn)
由於壓力介質(zhì)的流動(dòng)性使其可隨外界的形狀而改變，所以適用於任意不規(guī)則的形狀；在填充的過(guò)程中，將管壁擠向模具內(nèi)腔的壓力介質(zhì)前沿，以包絡(luò)線的形狀使管壁連續(xù)變形，同時(shí)由於各方向上傳遞的內(nèi)壓力的一致性，使零件各處產(chǎn)生一致的均勻塑性變形。同彎管相比，直管擴(kuò)脹的幅度要大得多，因?yàn)閺澒艿膸缀涡螤钭柚沽瞬牧系牧鲃?dòng)。脹形頸部高度的極限值隨幾何形狀的復(fù)雜程度的增加而減少。
脹形失效控制
在脹形過(guò)程中常常出現(xiàn)4種失效形式：折曲(buckling)、皺紋(wrinkling)、開(kāi)裂(bursting)和折迭(tube pushed inwards)。
控制在脹形過(guò)程中不出現(xiàn)以上形式的失效的方法，主要是通過(guò)控制軸向力的大小，保證脹形在一定範(fàn)圍的成形區(qū)內(nèi)進(jìn)行，以及控制在一定內(nèi)高壓下軸向進(jìn)給行程的大小，保證脹形在一定範(fàn)圍的成形區(qū)內(nèi)進(jìn)行。
關(guān)鍵成形力
管件內(nèi)高壓成形技術(shù)的關(guān)鍵就在於：控制壓力介質(zhì)在高壓下的流動(dòng)狀態(tài)，包括應(yīng)力的分布、粘滯度、變形後的響應(yīng)、層流的擾動(dòng)等與關(guān)鍵的成形力有關(guān)。而關(guān)鍵成形力FU包括對(duì)模力FZ、摩擦力FR以及密封力FD，并且：FU=FZ+FR+FD。
其中對(duì)模力FZ=工件投影面積×最高內(nèi)壓力。而對(duì)中空的細(xì)長(zhǎng)工件成形時(shí)，長(zhǎng)度方向材料會(huì)有塑性變形，則作用在工件末端的軸向力會(huì)因?yàn)樽饔渺墩麄�(gè)部件的摩擦力而減少，就必須提高軸向力。當(dāng)軸向力超過(guò)關(guān)鍵成形力FU時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)管壁不規(guī)則壓縮的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
內(nèi)高壓成形技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用—管狀副車(chē)架
內(nèi)高壓成形技術(shù)是一種新的制造技術(shù)，只有結(jié)合特定場(chǎng)合下的特殊應(yīng)用才能表現(xiàn)出該項(xiàng)技術(shù)所具有的先進(jìn)性和突破性。
從內(nèi)高壓成形技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用實(shí)例，可以看出該項(xiàng)技術(shù)的幾個(gè)特點(diǎn)：
(1) 內(nèi)高壓成形一次成形復(fù)雜形狀，使管材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高；
(2) 內(nèi)高壓成形產(chǎn)生均勻、連續(xù)的塑性變形，壁厚減薄程度一致，容易控制裝配尺寸；
(3) 控制變形的關(guān)鍵是控制軸向力不超過(guò)關(guān)鍵成形力FU，保證不出現(xiàn)管壁不規(guī)則壓縮的現(xiàn)象；
(4) 內(nèi)高壓成形技術(shù)的明顯的弱點(diǎn)是一次性啟動(dòng)投資比較大。
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