电力管件技术工艺发展趋势分析
第一节 产品技术发展现状
应用管件内高压技术可达到减少结构件零件数目、焊接道次并缩短组配时间,达成减轻重量及降低成本之目标,其优点因产品之不同而有所不同,相较于传统生产技术的优势包括:
1、减轻重量:与车削、搪孔相比,管件液压成形之空心轴类可减轻40%~50%,有些甚至可达75%。
2、减少半成品零件数量:在成形过程中可一次加工出如引擎托架、顶盖板架、门框等大型复杂的3D几何形状的工件。与冲压焊接件相比,副车架零件由6个减少到1个;散热器支架零件由17个减少到10个。
3、降低模具费用:管件液压成形件通常仅需要一套模具,而冲压焊接件由多个冲压件焊接而成,因此需要多套冲压模具。
4、减少后续机械加工和组装焊接量:以散热器支架为例,焊接点由174个减少到20个,制造道次由13道减少到6道,生产效率提高66%。
5、提高强度、刚性及疲劳强度:成形过程中液体具冷却作用,使工件被"冷作强化",获得比一般冲压加工更高的工件强度。以散热器支架为例,垂直方向提高39%;水平方向提高50%。
6、降低生产成本:SchulerHydroforming公司对已应用的产品进行
分析,管件液压成形件比冲压焊接件成本平均降低15%~20%,模具费用降低20%~30%。
7、创新性:克服传统制程限制,应用于新产品设计开发。
第二节 产品工艺特点或流程
管件液压成形技术,适用于异厚异形之中空结构管件,顾名思义是先将管材置于具形状的模具中,藉由管件内部加入高压流体(目前主要以水为主),搭配轴向施加压力补偿管料,把管料压入到模具腔体内成形。其成形所需之液压力一般约2000Bar,特殊状况下甚至高达4000Bar。适用材料和应用范围:具备优良的可延伸性为液压成形法的关键,原则上适用于冷间成形加工的材料均适用于管件液压成形技术,目前主要以:碳钢、特殊钢、不锈钢、铝合金、铜合金等为主。
目前的
研究重点为如何提高液压成形技术的竞争力,包括:降低资本支出(起始设备投资)、提高生产率及产量、提高材料使用率、制程合理化、不良率降低以及一体型液压成形零件开发等:
1、设备技术
近年来德国已发展快速短行程的压机来提高生产率,另亦有
研究快速液压充填装置来降低液压的充填时间,由于管件液压零件形状朝向3D复杂化,其所需成形压力亦随之升高,因此液压设备必须包括以下各次系统的技术及制程间之整合:
提供合模力之压机或其它固锁单元油压及水压压力系统,特别是增压器相关之系统技术侧缸及冲头密封及行程控制(位置或力量控制)控制技术(制程控制,数据撷取及传感组件整合等)。
主要为材料特性基础数据与实验方法之建立,包括:鼓胀
分析(Bulgingtest)、流动应力(K、nvalue)、管件成形极限图(FLD)等。
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