Hydroformen: alternatief voor traditionele vervormingstechnieken.

Hydroformen is een omvormproces, waarbij vloeistoffen functioneren als omvorm medium. Vloeistoffen kunnen zeer hoge druk ondergaan met behoud van hun eigenschappen. Dit terwijl het volume van vloeistof door de druk niet wijzigt. Omdat vloeistof nauwelijks samendrukbaar is, kan vloeistof bij het hydroformen de functie van bijvoorbeeld een stalen gereedschap voor een belangrijk deel overnemen. Dit omvormmedium heeft het voordeel dat mechanische beschadigingen hiermee niet kunnen optreden.

Aan 1 zijde wordt een mechanisch "statisch" gereedschap gebruikt, terwijl aan de andere zijde van het product de vloeistof als flexibel gereedschap dient. De toegepaste vloeistofdruk kan, indien nodig, 300 bar of meer bedragen. Het hydroformen van buis staat ruim 35 jaar in de belangstelling. Vrij snel daarna was ook het hydroformen en het hydromechanisch dieptrekken van plaatdelen actueel. Het beeld, dat 35 jaar bestond, dat hydroformen op grote schaal door veel toeleveranciers zou worden toegepast, is niet bewaarheid geworden.

Al vrij snel bleek, dat hydroformen voornamelijk voor specialisten was weggelegd. Aanvankelijk werd met betrekkelijk eenvoudige hydroformprocessen gewerkt. Toen ook de automotive interesse kreeg voor bijvoorbeeld het hydroformen van uitlaatsystemen, werden persen en gereedschappen groter en geavanceerder.

Er ontstond geleidelijk een situatie, waarbij het hydroformen slechts economisch toegankelijk werd voor grootseriefabricage. Momenteel is deze technologie toegankelijk voor een groter deel van de Nederlandse industrie. Complexe plaat- en buisvormige producten kunnen met deze technologie in kleine series worden geproduceerd.

Het hydroformen kent de volgende meest bekende varianten:

• hydroformen van buis met of zonder axiale buisaanvoer;
• hydroformen of stretchformen van plaatdelen;
• hydromechanisch dieptrekken van plaatdelen.

De keuze tussen het proces met of zonder axiale buis aanvoer wordt bepaald door de volgende criteria:

• de productvorm;
• de noodzakelijke omvormgraad, oftewel de moeilijkheidsgraad van het product;
• de toelaatbare wandverdunning;
• de seriegrootte, die per productrun en per jaar moet worden geproduceerd;
• de meest economische productprijs in relatie tot de benodigde gereedschapinvestering en in te zetten machines.

Indien de buis grote, complexe vervormingen moet ondergaan, zal men ervoor kiezen om naast de radiale vervorming van buis middels de vloeistofdruk de buis tevens in axiale richting vanuit de beide buisuiteinden aan te voeren. De plastisch ideale spanningstoestand, die hierbij in de buiswand ontstaat, maakt extreem grote vervormingen in 1 processtap mogelijk. Men kan ook kiezen om de buis zonder axiale aanvoer te vervormen.

In dit geval bepalen de mechanische omvormeigenschappen van het materiaal, zoals de strekbaarheid en stuikbaarheid, de te realiseren omvormbaarheid. Met tussenliggende gloeibewerkingen, waarbij men de koudversteviging van het materiaal reduceert, is men echter ook in staat de gewenste vervorming te bereiken.

Omdat hierbij geen materiaal in axiale zin wordt aangevoerd, vermindert de wanddikte in relatie met de omvormgraad. Met beide methoden zijn, afhankelijk van de aard van het productmateriaal, grote vervormingen tot 80% of meer haalbaar.

De inwendige druk wordt geleverd door een pomp met intensifier, die water in het buisdeel perst. Om roestvorming van het gereedschap en de plaatdelen te voorkomen, wordt met een emulsie van water en roestwerend middel gewerkt.

Het proces leent zich uitstekend voor ondiepe plaatdelen. Onder ondiepe trekdelen worden in dit kader die delen verstaan, die voor het grootste deel uit rek kunnen worden gevormd. De plaat wordt hierbij ingeklemd en middels vloeistofdruk in een matrijs geperst. Dit impliceert, dat de producent over de volgende outillage moet beschikken:

• pers voor het leveren van de sluitkracht, c.q. plooihouderkracht;
• drukvat voor het vormen van het trekdeel.

Indien het product volledig uit rek kan worden gevormd, kan deze bewerking in principe op een enkelvoudige pers en een (eventueel programmeerbaar) drukvat worden uigevoerd. Ondiepe trekdelen kunnen dus economisch verantwoord met low cost productiemiddelen door hydroformen worden vervaardigd.