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Hidroconformado
Fernando Ohárriz
OPTIMUS CONSULTING SL
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Indice
Qué es el Hidroconformado
Tipos de Hidroconformado
Materiales
Mapa de aplicaciones
Detalle de aplicaciones
Ejemplo real automoción.
Consideraciones del Diseño
Ventajas Vs. Desventajas
Datos económicos
Conclusiones
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Qué es el hidroconformado
Hidroconformado es el proceso de fabricación donde la presión de un líquido es utilizada
para obtener complicadas curvas en piezas metálicas.
Existen básicamente dos tipos de Hidroconformado
Hidroconformado de tubo
Hidroconformado de chapa
Históricamente este proceso se basa en la patente de la década de los años 50 para
“hydramolding” por Fred Leuthesser, Jr. y John Fox, de la Compañía Schaible de
Cincinnati, OH., USA.
Originalmente fue utilizado en la producción de canalones de cocina.
Aunque la patente es de los años 50, no fue hasta los años 70 cuando se dio un uso
extensivo del proceso.
Hidroconformado es capaz de producir piezas dentro de unas muy ajustadas tolerancias,
incluidas las tolerancias para la industria aeronáutica en donde una tolerancia común
para piezas de chapa metálica se encuentra dentro de 0,76 mm.
El metal hidroconformado también permite un acabado superficial más suave que el
logrado con otras técnicas tradicionales como estampación.
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Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de tubo
Tecnología utilizada cuando es necesario lograr una curvatura complicada
Un tramo de tubería (de acero o aluminio) se coloca en un juego de matrices cerrado
Un fluido a presión se introduce por los extremos del tubo
El tubo se deforma, tomando la forma de la cavidad de la matriz
Innen-Hochdruck-Umformen (IHU)
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a b
c d
Faxial Faxial
P
e f
PROCESO DE FABRICACIÓN
Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de tubo
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Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de chapa
En este caso la chapa de metal es deformada por la presión del fluido sobre la cavidad “hembra”, siendo actuado este fluido por una bomba o por presión directa.
La chapa es deformada por un punzón macho el cual es accionado por el fluido bajo presión.
Nota: La chapa hidroformada proporciona un efecto de endurecimiento por deformación a la que el acero es forzado contra los huecos gracias a la presión del fluido
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Materiales
ACEROS
ACEROS INOXIDABLES
ALUMINIOS
TUBERIAS DE COBRE
LATÓN
COBRE
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Mapa de aplicaciones
Hidroconformado
AERONÁUTICA
BICICLETAS
AUTOMOCIÓN
ELECTRODO
MÉSTICOS
INDUSTRIA
QUÍMICA
INDUSTRIA
DEL MUEBLE
FONTANERÍA
INDUSTRIA
PETROLERA
BUSES /
CAMIONES
INDUSTRIA
SANITARIA
CUADROS
BICICLETAS
COMPONENTES
PARA TANQUES
PRESURIZADOSY
ESTERILIZADORES
CONTENEDORES
DE ORGANOS Y
PLASMA
INSTALACIONES
SANITARIAS
VARIAS
TUBOS DE
ESCAPE VER DETALLE
**
PIEZAS
ESTRUCTURALES
(RIBS)
TUBOS ACERO
INOXIDABLE
DESALINIZADO
RAS
TUBOS /
ASIDEROS
PATAS SILLAS Y
MESAS,
ESCRITORIOS,
ETC..
GRIFOS,
TUBERIAS DE
COBRE
TRAVESAÑOS
PERSONALIZADOS
CARCASAS DE
MANGUERAS
ARMAZONES
SOPORTES
TUBERIAS
COMBUSTIBLE/REF
RIGERACION
INSTRUMENTOS
MUSICALES
PIECERIO
PARA
SAXOFONES,
TROMPETAS,
ETC..
TELECOMU
NICACIONES
ANTENAS
PARABÓLICAS
Hidroconformado de tubo
Hidroconformado de chapa
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Detalle de aplicaciones más importantes
1. Estructura antivuelco
2. Accionamientos del cambio
3. Tapa conjunto árbol de levas
4. Sistema de escape
5. Sistema de refrigeración
6. Marco radiador
7. Elementos de seguridad
8. Soportes motor
9. Palieres
10. Vierteaguas
11. Piezas estructurales chasis
12. Elementos de los ejes
AUTOMOCIÓN
Hidroconformado de tubo
Hidroconformado de chapa
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AERONÁUTICA
1. Paneles laterales cabina
2. Tuberías de refrigeración y combustible
3. Soportes
4. Piezas estructurales
Detalle de aplicaciones más importantes
Hidroconformado de tubo
Hidroconformado de chapa
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ELECTRODOMÉSTICOS
1. Tubos y asideros
2. Soportes y armazones
Detalle de aplicaciones más importantes
Hidroconformado de tubo
Hidroconformado de chapa
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DESALINIZADORAS
FONTANERÍA
PETROLERA
Detalle de aplicaciones más importantes
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INDUSTRIA QUÍMICA
Tuberías acero inoxidable
Detalle de aplicaciones más importantes
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Ejemplo real de Automoción
Opel en su factoría de Bochum (D), ha desarrollado y
comenzado a fabricar en una única pieza fabricada
por Hidroconformado
el soporte de motor, con los siguientes ahorros:
-60% coste de utillajes
-20 % coste del conjunto completo
-30% peso
Soporte motor, Hidrocoformada
Conjunto eje delantero, donde monta la pieza
Hidrocoformada
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Consideraciones de diseño
Producto
•Geometría, distribución de
espesores
•Tolerancias
•Acabado superficial
•Propiedades, durezas,
microestructura mecánica y
metalúrgica
Utillajes
•Geometría de utillajes
•Dureza del material
•Condiciones superficiales
•Rigidez y precisión
Equipo
•Tamaño de la prensa
•Ratio de producción
•Potencia de la prensa
•Rigidez y precisión
Operaciones de pieza / material
•Flujo de stress como función de la deformación, velocidad de
deformación y microestructura
•Ductilidad, velocidad de deformación y microestructura del
material
•Condiciones superficiales
•Geometría del tubo ( diámetro exterior, espesor , redondez,
propiedades de la línea de soldadura, etc.)
Zona de deformación
•Deformación mecánica usada
como modelo de análisis
•Flujo de material, velocidades de
deformación (kinematics)
•Stresses (variación durante la
deformación)
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Ventajas vs. desventajas
Hasta 50% menos peso (gracias a un diseño más
eficiente)
Hasta 45% menos piezas (menos utillajes, menos
montajes)
Hasta 45% menos puntos de soldadura
Mejora el flujo de gases por sus tuberías
Mejora de la resistencia estructural y la rigidez
Menor costo de los útiles, menor número de piezas
Menos operaciones secundarias (sin soldadura en el
cambio de secciones y los agujeros pueden ser
perforados durante la hidroconformación)
Tolerancias dimensionales ajustadas (hasta 0.76 mm) y
baja recuperación elástica
Scrap reducido
Resultados comparando con estampación convencional
Tiempo ciclo más largo
Maquinaria cara y carencia de “know how” para un
diseño eficiente de los procesos de fabricación y
los utillajes
Se requiere de nuevas técnicas de soldadura para
el montaje
VENTAJAS DEL Hidroconformado DESVENTAJAS DEL Hidroconformado
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Datos económicos
•HIPÓTESIS DE CÁLCULO:
• L = 1m
• d= 65 mm
• t =1.7 mm
• 6 pasos de doblado
• presión 200.000 ppy
0 $
2 $
4 $
6 $
8 $
10 $
12 $
14 $
16 $
ACERO ACERO
INOX
5754
ALU
5182
ALU
6016
ALU
ANODIZADO
CORTE
HIDROFORMADO
PREFORMA
LUBRICADO
DOBLADO
LIMPIEZA
MATERIAL
Tasa máquina horaria de mercado para Hidroconformado: de 60 a 120€/h.
En función de la prensa y amortización de la maquinaria.
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Conclusiones
1. El Hidroconformado es un proceso de conformado de piezas metálicas totalmente innovador que permite solucionar algunos graves problemas de diseño de piezas complicadas
2. El Hidroconformado se está haciendo cada día más común y popular, especialmente en la industria del automóvil y la aeroespacial
3. Las ventajas superan ampliamente las limitaciones
4. La cantidad de posibles materiales seleccionables es cada día mayor, y en continuo desarrollo
5. Especialmente interesante para cadencias de fabricación altas, sin descartar cadencias bajas en el caso de geometrías muy complejas o ahorros en montajes posteriores
6. Hoy en día, una empresa que disponga y domine esta tecnología es a priori un signo de pertenecer a una élite industrial.
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Datos de Contacto
Optimus Consulting
Director: Fernando Ohárriz
Dirección: Edificio CEIA
C/ Albert EInstein , 15
Parque Tecnológico de Álava, Miñano,
Álava, España
Teléfono: +34/ 605 887 006
Website: www.optimusconsulting.es
Mail: [email protected]