Hydroforming: alternative für traditionellen Umformtechniken
Hydroforming (Innenhochdruck-Umformung oder IHU) ist ein Umformprozess wobei Flüssigkeiten als Umformmedium fungieren. Flüssigkeiten können einen sehr hohen Druck erfahren, wobei Sich die Eigenschaften und das Volumen der Flüssigkeit nicht ändern. Da Flüssigkeit kaum komprimierbar ist, kann diese beim Hydroforming die Funktion von zum Beispiel ein Stahlwerkzeug zum Größten Teil übernehmen. Ein Vorteil dieses Umformmediums ist, dass mechanische Beschädigungen nicht auftreten können.
An einer Seite des Produktes wird ein mechanisch “statisches” Werkzeug gebraucht und an der anderen Seite dient die Flüssigkeit als flexibles Werkzeug. Der benutzter Flüssigkeitsdruck kann, wenn nötig, 3000 Bar oder mehr betragen.
Hydroforming von Rohren steht bereits seit 35 Jahren im Brennpunkt des Interesses, und auch Hydroforming und hydromechanisches Tiefziehen von Blechen bekam sehr schnell aktuell. Jedoch, das herrschende Bild, dass Hydroforming auf breiter Basis durch viele Lieferanten angewendet werden würde, hat sich nicht bewahrheitet.
Gerade schnell erwies sich, dass Hydroforming hauptsächlich nur für Spezialisten vorbehalten war. Zu Beginn wurde mit ziemlich einfachen Hydroformprozessen gearbeitet. Aber wenn auch die autoindustrie Interesse bekam für zum Beispiel Hydroforming von Auspuffsystemen, wurden Pressen und Werkzeuge größer und fortschrittlicher.
Es entstand allmählich eine Situation, wobei Hydroforming nur finanziell zugänglich war für Großserienfertigung. Momentan ist diese Technologie jedoch zugänglich Für den Größeren Teil der Niederländischen Industrie. Komplexe Blech- und Rohrprodukte können mit dieser Technologie in kleinen Serien produziert werden.
Die meist bekannten Varianten von Hydroforming sind:
Hydroforming von Rohren mit oder ohne axialen Nachführen;
hydroforming oder Streckumformung von Blechen;
Hydromechanisches Tiefziehen von Blechen
Die folgenden Kriterien bestimmen, ob das Verfahren mit oder ohne axialen Nachführen stattfindet:
Form des Produktes;
Der notwendige Umformgrad, oder der Schwierigkeitsgrad des Produktes;
Die zulässige Wandverdünnung;
die Seriengröße, die pro Produktdurchlauf und pro Jahr produziert werden soll;
Der meist ökonomische Produktpreis im Verhältnis zur Investition von notwendigen Geräten und Maschinen.
Indem das Rohr große, komplexe Formänderungen zu erfahren hat, wird man optieren um, neben radiale Formänderung des Rohres durch Flüssigkeitsdruck, das Rohr auch in axialer Richtung aus beiden Rohrenden nachzuführen. Der plastisch idealer Spannungszustand der hiermit in der Rohrwand entsteht, ermöglicht extrem große Formänderungen in ein einziger Prozess-Schritt.
Es ist auch möglich, um das Rohr ohne axiales Nachführen zu deformieren. In diesem Fall wird die zu erreichen Umformung bestimmt durch die mechanischen Umformeigenschaften des Materials, wie die Streckbarkeit. Die erwünschte Umformung ist jedoch auch zu erreichen mit zwischenliegenden Glühbearbeitungen, bei den man die Kaltverfestigung des Materials reduziert. Da in diesem Verfahren kein Material axial nachgeführt wird, nimmt die Wandstärke ab im Verhältnis zu dem Umformgrad.
Abhängig von der Art des Materials, ermöglichen beide Verfahren große Umformungen bis zu 80% oder mehr. Der Innendruck wird geliefert durch eine Pumpe mit Verstärker, die Wasser im Rohrteil presst. Um Rostbildung der Geräte und Bleche zu vermeiden, wird mit einer Wasser-Rostschutzmittel-Emulsion gearbeitet.
Das Verfahren eignet sich hervorragend für flache Bleche. Flache Bleche sind die Teile, die zum größten Teil aus Dehnung geformt werden können. Das Blech wird eingeklemmt und mittels Flüssigkeitsdruck in eine Matrize gepresst. Das impliziert, dass der Hersteller über die folgende Ausstattung verfügen soll:
eine Presse für die Lieferung der Schließkraft, bzw. Blechhalterkraft;
Ein Druckfaß zur Formung des Ziehteils.
Indem das Produkt vollständig aus Dehnung geformt werden kann, kann diese Bearbeitung im Prinzip auf einer einfachen Presse und einem (eventuell programmierbaren) Druckfaß ausgeführt werden. Hydroforming macht es also möglich, flache Ziehteile auf wirtschaftlich verantwortlicher Weise mit kostengünstigen Produktionsmitteln herzustellen.
