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特殊金屬板材成型技術與設備

時間:2009年08月03日瀏覽:849次轉載:金屬工業研究發展中心收藏分享:

一、板材液壓成型
  板材液壓成型是在母模(液壓室)中充以一定壓力的液體,致使公模(沖頭)在壓下時,使得母模中的液體產生一個對向壓力使得胚料緊貼在公模上,從而提高工件的精度,并提升效率,以減少傳統板材制作時所產生的缺陷。一般常見的是將液壓室置于下方,然后,利用沖頭與液壓室內壓力成形。
  板材液壓成形技術在某些特別產品應用上占有一席之地,其主要的優勢在于僅需制作單一母模,而且利用液體壓力為基礎,因而能保有板片表面之光滑度,減少皺摺產生;另外,難成型性的材料如高強度鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金等,均可利用壓力的控制達到成型的目的;尤其是在下列特性要求之制品中:1.快速板材成形開發;2.制品表面品質要求高;3.多種少量之制品;4.原型件之開發之試作;5.低成本模具制造。
  就產品應用而立,汽車、航太、家電、軌道車、3C、民生等產業均有量產之相關生產線,產品包括引擎蓋、副支架、車門板、相機外殼、燈罩外殼、衛星行線等。
  板材液壓成型設備,主要構成單元為油機本體,以及油機元件與電控系統等,其中,與一般之油壓機不同處在于設備臺面上置入液壓完,對于成形過程之液壓室壓力控制就變得很重要,現代化的設備系統采用比例或伺服控制,可作數值化參數輸入,與數值化或圖形介面之顯示監控;國內已有廠商能生產此類型設備,在日本以Amino公司的設備可說是占有最大市場,而在德國方面,相關設備廠商包括Schuler及Schnupp等廠商。
二、電磁成形
  電磁成形(EMF, Electromagnetic Forming)技術于工業上之應用至今已超過30年,過去主要用于軸對稱管件的壓縮/擴張成形與異質材料之結合。近年來有愈來愈多之研發單位,投入電磁成形技術應用于金屬板材的研究。
  電磁脈沖原理(Magnetic Pulse Principle),電磁脈沖制程系利用一瞬間高脈沖電流通過工作線圈,而產生一均勻的強大脈沖磁場,因感應磁場之作用,使其工件亦產生一與線圈相斥之磁場,當所產生之強大脈沖磁力,超過工件本身所能承受之降伏強度時,而使工件產生永久變形。因此,便可應用于具導電性材料之管件焊接、結合與板材成形等制程。
  電磁脈沖能產生近均壓(Quasi-hydrostatic)之成形力,對于防止制品皺折產生及回彈問題的改善有極大的幫助;而電磁成形在10usec~100usec間即完成,使得材料本身產生超塑性(Hyperplasticity)的現象,大幅提升材料的延展性,此外其非接觸式之成形方式,減少甚至不需使用潤滑油。
  產品應用方面,各種同質或異質之管材焊接或管材之縮管、擴管之變形,為目最為普遍之應用;而板材成形應用方面,汽車板件以及3C產品如手機、MP3及數位相機等之精致表面殼件的制造為具有潛力之研發。
  電磁脈沖系統,運作時于系統通入一交流電,經變壓器及整流器后轉變為高壓直流電,并使其系統之電容器充電,而當電容器儲能達到設定值后,導通高電流開關并進行放電,使其高脈沖電流于通過工作線圈時瞬間釋放,因而產生一強大的脈沖磁力,對于卻進行該制程之工作物產生材料之永久變形,目前此種設備系統主要為國外進口,國產化之設備則尚處于研發階段。
  電磁脈沖系統之主要單元構成如下:
 1.高電壓箱、高電壓變壓器、點火系統、控制回路;
 2.儲能電容;
 3.操作面板;
 4.工作臺(Work station)、線圈(Coil)、高壓電纜線。

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