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特殊金属板材成型技术与设备

时间: 2011-07-10 06:08 来源: 作者: 点击:

一、板材液压成型
  板材液压成型是在母模(液压室)中充以一定压力的液体,致使公模(冲头)在压下时,使得母模中的液体产生一个对向压力使得胚料紧贴在公模上,从而提高工件的精度,并提升效率,以减少传统板材制作时所产生的缺陷。一般常见的是将液压室置于下方,然后,利用冲头与液压室内压力成形。
  板材液压成形技术在某些特别产品应用上占有一席之地,其主要的优势在于仅需制作单一母模,而且利用液体压力为基础,因而能保有板片表面之光滑度,减少皱摺产生;另外,难成型性的材料如高强度钢、铝合金、镁合金、钛合金等,均可利用压力的控制达到成型的目的;尤其是在下列特性要求之制品中:1.快速板材成形开发;2.制品表面品质要求高;3.多种少量之制品;4.原型件之开发之试作;5.低成本模具制造。
  就产品应用而立,汽车、航太、家电、轨道车、3C、民生等产业均有量产之相关生产线,产品包括引擎盖、副支架、车门板、相机外壳、灯罩外壳、卫星行线等。
  板材液压成型设备,主要构成单元为油机本体,以及油机元件与电控系统等,其中,与一般之油压机不同处在于设备台面上置入液压完,对于成形过程之液压室压力控制就变得很重要,现代化的设备系统采用比例或伺服控制,可作数值化参数输入,与数值化或图形介面之显示监控;国内已有厂商能生产此类型设备,在日本以Amino公司的设备可说是占有最大市场,而在德国方面,相关设备厂商包括Schuler及Schnupp等厂商。
二、电磁成形
  电磁成形(EMF, Electromagnetic Forming)技术于工业上之应用至今已超过30年,过去主要用于轴对称管件的压缩/扩张成形与异质材料之结合。近年来有愈来愈多之研发单位,投入电磁成形技术应用于金属板材的研究。
  电磁脉冲原理(Magnetic Pulse Principle),电磁脉冲制程系利用一瞬间高脉冲电流通过工作线圈,而产生一均匀的强大脉冲磁场,因感应磁场之作用,使其工件亦产生一与线圈相斥之磁场,当所产生之强大脉冲磁力,超过工件本身所能承受之降伏强度时,而使工件产生永久变形。因此,便可应用于具导电性材料之管件焊接、结合与板材成形等制程。
  电磁脉冲能产生近均压(Quasi-hydrostatic)之成形力,对于防止制品皱折产生及回弹问题的改善有极大的帮助;而电磁成形在10usec~100usec间即完成,使得材料本身产生超塑性(Hyperplasticity)的现象,大幅提升材料的延展性,此外其非接触式之成形方式,减少甚至不需使用润滑油。
  产品应用方面,各种同质或异质之管材焊接或管材之缩管、扩管之变形,为目最为普遍之应用;而板材成形应用方面,汽车板件以及3C产品如手机、MP3及数位相机等之精致表面壳件的制造为具有潜力之研发。
  电磁脉冲系统,运作时于系统通入一交流电,经变压器及整流器后转变为高压直流电,并使其系统之电容器充电,而当电容器储能达到设定值后,导通高电流开关并进行放电,使其高脉冲电流于通过工作线圈时瞬间释放,因而产生一强大的脉冲磁力,对于却进行该制程之工作物产生材料之永久变形,目前此种设备系统主要为国外进口,国产化之设备则尚处于研发阶段。
  电磁脉冲系统之主要单元构成如下:
 1.高电压箱、高电压变压器、点火系统、控制回路;
 2.储能电容;
 3.操作面板;
 4.工作台(Work station)、线圈(Coil)、高压电缆线。

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