۲-۶-۱-۴-۱ کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنعت خودروسازی
کاربرد فرایند هیدروفرمینگ در صنعت خودروسازی رو به گسترش است. به طور مثال تولید میل‌بادامک توسط شرکت مرسدس بنز^[۴۰] و یا پایه‌ی موتور و منیفولد دود برای شرکت وری‏فرم^[۴۱] گزارش شده است. همچنین تنوع قطعات تولیدی در هیدروفرمینگ لوله در بین خودروسازان بزرگی مانند جنرال موتورز^[۴۲]، ولوو^[۴۳]، تویوتا^[۴۴] و فورد^[۴۵] بسیار گسترده است. در زیر اجزایی از موتور که به این روش تولید می‏شود آورده‌ شده است ]۲۷[.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱) قطعات موتور و نیروی محرکه مانند میل بادامک، اتصالات مورد استفاده در مجموعه‌ی اگزوز
۲) اجزای سامانه‌ی تعلیق خودرو مانند ستون‌های هدایت‌کننده، بازوهای کنترلی
۳) قطعات سامانه شاسی مانند چارچوب نگهدارنده‌ی موتور، تیرهای سپر
۴) اجزای بدنه‏ی خودرو مانند چارچوب رادیاتور، قاب‏های صندلی، تیرهای داشبورد
در زیر نمونه‏هایی از قطعات مورد استفاده در اتومبیل که به روش هیدروفررمینگ تولید شده‌اند، آورده شده است.
شکل ۲-۲ نمونه‌هایی از اجزا بدنه خودرو تولید شده به روش هیدروفرمینگ
شکل ۲-۳ نمونه‏هایی از قطعات موتور و نیروی محرکه‏ی اتومبیل تولید شده به روش هیدروفرمینگ
شکل ۲-۴ نمونه‏هایی از اجزاء شاسی اتومبیل تولید شده به روش هیدروفرمینگ
۲-۶-۱-۴-۲ کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنایع نظامی
ازجمله محصولات نظامی تولید شده از این روش می‌توان به لوله‌های توپ، تانک و تفنگ، چشم‌های دوربینی و … اشاره کرد.
شکل ۲-۵ نمونه‏هایی از قطعات نظامی تولید شده به روش هیدروفرمینگ
۲-۶-۱-۴-۳ کاربرد هیدروفرمینگ لوله در صنایع هسته‌ای و اتمی
از این روش در ساخت مخازن تحت فشار، لوله‌ها و اتصالات مجرای انتقال‌دهنده‌ی سیال انرژی گرمایی و به طور کلی برای تولید قطعات مورد استفاده در انتقال حرارت به کمک لوله‌های دو جداره گرمایی می‌توان از این روش استفاده کرد.
۲-۶-۲ فرایند هیدروفرمینگ پوسته
به کمک این فن‏آوری برا ی تولید قطعات پوسته‌ای نیاز به قالب نمی‌باشد. روش کار بدین صورت است که ابتدا ورق‌های فلزی به شکل‏های خاص برش داده می‌شوند و سپس طبق الگوهایی معین بر روی یکدیگر نصب و جوشکاری می‏شوند در نهایت چند وجهی فضایی توسط سیال پر شده و در ادامه با اعمال فشار از سوی سیال که معمولا آب یا روغن است، انبساط یافته و شکل نهایی قطعه که معمولا کُره، بیضی و یا اشکال توخالی مشابه آن باشد تولید می‏شود.
لازم به ذکر است مواد مورد استفاده از هیدروفرمینگ پوسته باید دارای ظرفیت تغییر شکل مومسان و ضریب افزایش طول مناسب همچنین از قابلیت جوشکاری بالایی برخوردار باشند. از جمله محصولات تولید شده از این روش می‏توان به انواع مخازن، تانکرهای آب، تزیینات ساختمان، اتصالات زانویی اشاره کرد.
۲-۶-۳ فرایند هیدروفرمینگ ورق
این فرایند مشابه فرایند کشش عمیق است که در آن بجای استفاده از سنبه و یا قالب در جهت شکل‌دهی، از فشار سیال در جهت بهبود فرایند مذکور استفاده می‌کنند. روش کار در این فرایند بدین صورت است که قطعه‏ی خام اولیه (ورق فلزی) را درون قالب هیدروفرمینگ گذاشته و پس از آب‌بندی و ورق‌گیری، فشار سیال تا جایی که شکل قالب را به خود بگیرد افزایش می‌یابد.
در این فرایند توزیع یکنواخت‌تر کرنش در سطح ورق باعث می‌شود که عمق کشش بیشتر، برگشت فنری کمتر و سطح پرداخت بهتری بدست آید.
۲-۷ تاثیر دما در شکل‏دهی فلزات
باتوجه به اینکه تنش سیلان برای یک دمای محیط کار مشخص معتبر بوده، لذا برای هر ماده‏ای مقدار k و n بستگی به دما دارد و در نهایت می‏توان گفت خواص مواد با دمای کار تغییر می‏کند.
به طور کلی در شکل‌دهی فلزات سه محدوده‎ی دمایی وجود دارد که عبارت است از سرد، گرم و داغ.
۲-۷-۱ شکل‏دهی گرم
در این فرایند دمای کار بالاتر از دمای محیط و پایین‏تر از دمای تبلور مجدد فلز نگه داشته می‌شود. از جمله مزایای این روش می‏توان به پایین‌تر شدن توان و نیروها، عدم نیاز به فرایند آنیلینگ و شکل‌دهی قطعات پیچیده‌ اشاره کرد. برای استفاده از این روش لازم است سرمایه‏گذاری برای گرم کردن قطعه گذاشته شود که خود به نوعی محدودیتی در انتخاب آن ایجاد می‌کند.
۲-۷-۲ شکل‏دهی سرد
در این فرایند دمای کار دمای محیط می‏باشد. از جمله محاسن این روش می‏توان به استحکام و سختی بیشتر قطعه، دقت بالا، کیفیت سطح بهتر اشاره کرد. همچنین این روش محدودیت‏هایی مانند مقدار شکل‌دهی و همچنین توان و نیروی بالاتر دارد.
۲-۷-۳ شکل‌دهی داغ
فرایندی است که دمای کار بالاتر از دمای تبلور مجدد فلز می‌باشد. مواردی مانند استفاده از توان و نیروی کمتر، امکان‌پذیر بودن مقادیر بزرگ شکل‌دهی، شکل‌دهی مواد با داکتیلیتی پایین و عدم نیاز به کار سختی از مزایای این روش محسوب می‌شود. همچنین عمر ابزار و دقت سطح نهایی پایین‌تر و هزینه‌ی تولید بالا از جمله معایب این روش محسوب می‌شود.
۲-۸ هیدروفرمینگ در دماهای بالا
همانطور که می‏دانیم آلیاژهای مورد استفاده در این روش آلومینیوم و منیزیم به دلیل نسبت استحکام به وزن بالای آن‏ها می‏باشد که مورد توجه صنعتگران و محققین قرار گرفته است. عیب اصلی این آلیاژها شکل‏پذیری محدود، سفتی پایین، قیمت بالا و مهمتر از همه خواص ازدیاد طول پایین آن‏ها در دمای اتاق است. به عبارت دیگر این مواد به دلیل ساختار کریستالی خاصشان نرم نیستند و از این رو قابلیت شکل‏پذیری پایینی در دمای اتاق دارند. روش‌های مرسوم برای تولید و ساخت مواد سبک وزن وجود دارد مانند ریخته‌گری، اکستروژن، فورج داغ و یا ماشینکاری و یا روش‌های نسبتا نوین استحکام بخشی تبدیل مایع به جامد مانند پاشش مواد، چرخاندن مذاب که مورد تحققیق محققان قرار گرفته است اما مشکل اصلی کنترل ضخامت در فرایند در جهت رسیدن به ضخامت‏های کم و سطوح صاف می‌باشد که مهمترین محدودیت روش‌های تولید مذکور به حساب می‌آید لذا به عنوان جایگزین روش‌های فوق، حرارت‏دهی و گرم کردن لوله آلیاژ آلومینیوم-منیزیم به دلیل سهولت در جریان مواد و استفاده از توان و نیروی کمتر جهت شکل‌دهی اهمیت پیدا کردکه در نهایت منجر به معرفی روشی نوین به نام هیدروفرمینگ گرم شد.
هیدروفرمینگ گرم از سال ۱۹۶۰ برای شکل‏دهی مواد سبک وزن معرفی شد. در دماهای بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه سلسیوس که به عنوان دمای گرم معرفی می‏شود، شکل‏پذیری آلومینیوم به شکل قابل توجهی بالا رفته به گونه‏ای که تا ۳۰۰% افزایش طول را مهیا می‌سازد.
به طور کلی توجیه عملی بهبود شکل‌دهی در حالت گرم را می‏توان در کاهش اصطکاک بین لوله و قالب و کاهش تنش سیلان ماده در دماهای بالا دانست که در نهایت منجر به سیلان مواد به ناحیه‌ی انبساط شکل‏دهی می‌شود.
۲-۸-۱ محاسن هیدروفرمینگ گرم
۱) در نتیجه‌ی افزایش شکل‌پذیری به دلیل ساخت قطعات یکپارچه متشکل از چندین قطعه، علاوه بر اینکه نیاز به عملیات مونتاژ ازبین می‌رود، یکپارچگی و تمامیت قطعه که در نهایت منجر به بهبود خواص مکانیکی می‌شود، حفظ می‌شود.
۲) استفاده از ابزارآلات کوچکتر با توان نیرویی پایین‌تر به دلیل نیاز به نیروی کمتر جهت شکل‌دهی که در نتیجه در هزینه نهایی صرفه‌جویی قابل ملاحضه‌ای می‏شود.
۳) همچنین قطعات با اشکال و هندسه‌ی پیچیده‌ با نیروی فشار کمتری شکل داده می‌شوند.
۴) رسیدن به سطوح دقیق و ابعاد دقیق و نیاز کمتر به عملیات حرارتی پس از شکل‌دهی
۵) کنترل‌پذیر‏تر بودن این روش نسبت به شکل‏دهی داغ
۶) دسترسی به ازدیاد طول به سبب سهولت در جریان مواد
۲-۸-۲ چالش‌های موجود در هیدروفرمینگ گرم
۱) پیشبینی مسیرهای فشار بهینه مانند مسیر فشار بر حسب زمان و دما نسبت به زمان
۲) طراحی و کنترل دمای بهینه بر روی ماده‌ی قطعه کار، قالب، سنبه و نگه‌دارنده قطعه
۳) کنترل بر یکنواختی توزیع دما بر سطح لوله و تاثیر شرایط گرم بر قابلیت شکل‏دهی و خواص ماده
۵) پیشبینی تنش‌های پسماند به‌جا مانده از فرایند شکل‌دهی گرم و جبران آن
۶) توجه به اصطکاک بین سطوح در حین فرایند شکل‌دهی گرم و تاثیر استفاده از روانکاری
لازم به ذکر است برای انتقال این روش از سبک علمی و آزمایشگاهی به سمت صنعت و فراگیر شدن هرچه بهتر این روش اقداماتی نظیر استراتژی توزیع دما، کنترل کامل دما در جهت توزیع یکنواخت آن، ارائه مدلی جهت توزیع سریع دما در سطح قطعه، درک تاثیر توزیع غیر یکنواخت دما بر روی روند شکل‏دهی و بهبود کیفیت محصول نهایی، چگونگی عایق‏کاری و آب‌بندی مجموعه با در نظر گرفتن شرایط گرمایی، بهینه‌سازی مسیر فشار در شرایط گرمایی، شناسایی رفتار مواد سبک وزن در هیدروفرمینگ گرم و تاثیر اصطکاک در شرایط گرمایی مذکور لازم است.
۲-۹ فرایند شکل‌دهی گازی
همانطور که در قبل اشاره شد روش شکل‏دهی گازی گرم در سال ۲۰۰۱ مورد توجه محققیق و صنعتگران قرار گرفت. اساس کار در این روش بدین صورت است که بجای استفاده از فشار آب یا روغن از گاز به عنوان عامل شکل‏دهی استفاده شود. همانطور که در قبل اشاره شد باتوجه به محدود بودن بازه‏ی فشاری در فرایند شکل‏دهی گازی گرم نسبت به هیدروفرمینگ، لذا بحث حرارت‏دهی لوله به منظور سهولت در جریان مواد و بهبود کیفیت محصول نهایی اهمیت پیدا می‏کند.
استراتژی‌های مختلفی جهت حرارت‌دهی لوله در فرایند شکل‌دهی با گاز وجود دارد که از جمله‌ی آن می‌توان به استفاده از المنت گرمایی، گرمایش مقاومتی، مشعل گازی و … اشاره کرد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارد.