Metalen expansiemethoden: Een uitgebreide gids

Heb je je ooit afgevraagd hoe je metaal met precisie en efficiëntie in ingewikkelde vormen kunt gieten? Dit artikel duikt in de fascinerende wereld van metaalexpansiemethoden en legt verschillende technieken uit, zoals opbollen en hydraulisch opbollen. Je ontdekt hoe deze processen metalen platen omvormen tot complexe componenten en wat de voordelen en uitdagingen van elke methode zijn. Aan het eind begrijp je hoe deze innovatieve technieken in de industrie worden toegepast om duurzame en nauwkeurige metalen producten te maken.

Inhoudsopgave

Het bollingvormen is geschikt voor diverse soorten vormstukken, zoals dieptrekbekers, gesneden buizen en gewalste conische lasstukken.

Indeling naar uitstulpingsvormend medium

Methoden voor het vormen van uitstulpingen kunnen als volgt worden gecategoriseerd:

1) Harde bobbelvorming.

2) Zachte matrijzenbolling vormen, ook bekend als rubberbolling vormen.

Wanneer rubberelastomeren als medium worden gebruikt, kunnen ze verder worden onderverdeeld in met en zonder matrijsholten. Met matrijsholtes zijn er gesloten en open matrijsholtes. Gesloten holtes worden gemaakt van een enkel stuk materiaal dat door draaien of frezen in een gesloten curve wordt gevormd. Open caviteiten bestaan uit verschillende bloemblaadjes die voor het vormen gesloten worden door een externe kracht.

3) Hydraulische bolling vormen.

4) Laag smeltpunt legering uitstulping vormen.

Deze methode gebruikt een legering met een laag smeltpunt als medium, door de gesmolten legering rechtstreeks in de buis te gieten of door een kernstaaf gemaakt van de legering in de buis te plaatsen.

Het proces is in wezen een radiale extrusie van de hele blenk. Het voordeel is dat er geen afdichting nodig is, maar de nadelen zijn lastig laden en schoonmaken en een lage productie-efficiëntie. Het is geschikt voor materialen met een hoge sterkte of onderdelen die grote vervormingskrachten vereisen ondanks hun lage sterkte.

5) Andere medium opbolling vormende methodes, zoals semi-vloeibare media zoals paraffine, vet en vaseline, worden gekenmerkt door goede afdichtingseigenschappen en de mogelijkheid om een uniforme interne opbollingsdruk te genereren. Ze zijn vrijwel onsamendrukbaar, maar hebben als nadeel dat ze afwisselend verwarmd en gekoeld moeten worden voor het laden en reinigen.

6) Nieuwe processen zoals bolvormen met stalen kogels ter vervanging van zachte mallen of vloeistoffen, en explosief vormen, zoals getoond in Figuur 6-2.

Afbeelding 6-2: Innovatief opbollingsproces

a) gebruik van een stalen kogel in plaats van een zachte mal of vloeistof; b) explosievormmethode bestaande uit 1 - mannelijke matrijs, 2 - vrouwelijke matrijs, 3 - stalen kogel, 4 - onderste helft van de vrouwelijke matrijs, 5 - matrijsring, 6 - springstof, 7 - lege buis, 8 - water.

Classificatie volgens matrijsstructuur

Opbollen kan ook verdeeld worden in natuurlijk opbollen en axiaal compressie opbollen op basis van de matrijsstructuur.

(1) Natuurlijke bolling

Natuurlijke opbolling treedt op wanneer het onderdeel zijn vorm voornamelijk aanneemt door het dunner worden van de onbewerkte wand en de axiale natuurlijke contractie (verkorting). Zoals getoond in Figuur 6-3, draagt de onbewerkte wand tijdens natuurlijk opbollen voornamelijk tweeassige trekspanningen in een vlakke spanningstoestand en vervormt door uitdunning en verlenging in twee richtingen.

De vervorming bij natuurlijk opbollen is vrij complex en varieert sterk met de vorm van het opgebolde deel en de locatie van de opbolling door de aanwezigheid en de grootte van axiale krimp tijdens het proces. De vervormingslimiet wanneer het vervormen alleen afhankelijk is van het dunner worden van de blenkwand is gerelateerd aan de reksnelheid van het materiaal en de wanddikte. Dit type vervormen, dat volledig afhankelijk is van het dunner worden, is eigenlijk een vorm van plaatselijk vervormen.

Figuur 6-3 Natuurlijk opbollingsproces en zijn spanningstoestand

a) Uitbollingsproces b) Component spanning-rek toestand.
1. Drukkop 2. Composiet matrijs 3. Rubber elastomeerstaaf 4. Matrijshouder.

(2) Axiale compressie uitstulping

Axiale compressiebolling, ook bekend als plastische extrusiebolling, wordt uitgevoerd door een drukkracht uit te oefenen langs de as van de buis tijdens het bollen. In de praktijk wordt axiale compressie vaak gebruikt om de opbollingsfactor te verhogen en de vervormingslimiet van het materiaal te halen. De toepassing van axiale compressie verbetert de spanning- en vervormingstoestand in de opbollingszone en vergemakkelijkt plastische vervorming.

Als de axiale druk bijvoorbeeld voldoende hoog is, wordt de axiale trekspanning in de vervormingszone drukkend, wat resulteert in een spanningstoestand van spanning en compressie, en de spanningstoestand kan veranderen van dunner worden in dikte en rek in de radiale en axiale richtingen naar axiale compressie en radiale rek, met weinig of geen dunner worden in dikte, waardoor de grens van de opbollingsfactor aanzienlijk wordt verhoogd.

De axiale drukkracht die wordt uitgeoefend op het werkstuk en de opbollingskracht die wordt uitgeoefend op de rubberen matrijs kunnen worden geleverd door hetzelfde onderdeel of afzonderlijk door twee of drie onderdelen voor bidirectionele compressie.

Afhankelijk van de grootte van de axiale drukkracht op het werkstuk ten opzichte van de opbollingskracht op het rubber en hun verhouding, kunnen de spanning en rek die het materiaal in het opbollingsgebied ondervindt, aanzienlijk variëren.

Typisch moet de axiale spanning in de spanningstoestand drukkend zijn, maar als de druk op het werkstuk onvoldoende is, of als de verhouding tussen de druk op het werkstuk en de opbollende kracht op het rubber te laag is, kan er ook een trekspanningstoestand ontstaan.

Dit is in wezen hetzelfde als natuurlijk uitpuilen zonder axiale compressie. De rektoestand is meestal een vlakke rektoestand onder spanning en compressie, of een volumetrische rektoestand onder spanning in twee richtingen en compressie, die zorgvuldig onderscheiden moeten worden in het matrijsontwerp voor specifieke onderdelen.

Figuur 6-4: Spannings- en rekcondities tijdens axiaal samendrukken en expansievormen.
Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Volgende

H Beam Maten en Gewichtstabel

Heb je je ooit afgevraagd wat de verborgen wereld is van H-balken? In dit boeiende artikel ontrafelen we de mysteries achter deze essentiële constructiecomponenten. Onze deskundige werktuigbouwkundige...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.