cercetări teoretice şi experimentale privind hidroformarea ... - Doctorat

UNIVERSITATEA TEHNICĂ
“GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI
Facultatea de CONSTRUCŢII DE MAŞINI ŞI
MANAGEMENT INDUSTRIAL
CERCETĂRI TEORETICE ŞI
EXPERIMENTALE PRIVIND
HIDROFORMAREA ŢEVILOR
- REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT -
Conducător de doctorat:
Prof. univ. dr. GHEORGHE NAGÎŢ
Doctorand:
Ing. BOGDAN CONSTANTIN VĂCEANU
IAŞI - 2013

Teza de doctorat a fost realizată cu sprijinul financiar al proiectului “STUDII
DOCTORALE PENTRU PERFORMANŢE EUROPENE ÎN CERCETARE ŞI
INOVARE (CUANTUMDOC)” POSDRU/107/1.5/S/79407.
Proiectul “STUDII DOCTORALE PENTRU PERFORMANŢE EUROPENE ÎN
CERCETARE ŞI INOVARE (CUANTUMDOC)” POSDRU/107/1.5/S/79407, este un
proiect strategic care are ca obiectiv general „Aplicarea de strategii
manageriale, de cercetare şi didactice destinate îmbunătăţirii formării iniţiale
a viitorilor cercetători prin programul de studii universitare de doctorat,
conform procesului de la Bologna, prin dezvoltarea unor competenţe
specifice cercetării ştiinţifice, dar şi a unor competenţe generale:
managementul cercetării, competenţe lingvistice şi de comunicare, abilităţi de
documentare, redactare, publicare şi comunicare ştiinţifică, utilizarea
mijloacelor moderne oferite de TIC, spiritul antreprenorial de transfer al
rezultatelor cercetării. Dezvoltarea capitalului uman pentru cercetare şi
inovare va contribui pe termen lung la formarea doctoranzilor la nivel
european cu preocupări interdisciplinare. Sprijinul financiar oferit
doctoranzilor va asigura participarea la programe doctorale în ţara şi la stagii
de cercetare în centre de cercetare sau universităţi din UE. Misiunea
proiectului este formarea unui tânăr cercetator adaptat economiei de piaţă şi
noilor tehnologii, având cunoştinţe teoretice, practice, economice şi
manageriale la nivel internaţional, ce va promova principiile dezvoltării
durabile şi de protecţie a mediului înconjurător.”
Proiect finanţat în perioada 2010 - 2013
Finanţare proiect: 16.810.100,00 RON
Beneficiar: Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi
Partener: Universitatea „Babeş Bolyai” din Cluj-Napoca
Director proiect: Prof. univ. dr. ing. Mihai BUDESCU
Responsabil proiect partener: Prof. univ. dr. ing. Alexandru OZUNU

Mulţumiri
Odată cu finalizarea tezei de doctorat doresc să le mulţumesc tuturor celor care au
contribuit la formarea mea profesională în domeniul ingineriei industriale.
Doresc să îi mulţumesc deosebit conducătorului de doctorat, domnul Prof. Univ. Dr. Ing.
Gheorghe Nagîţ, pentru răbdarea, sprijinul şi sfaturile acordate pe întreaga perioadă de
elaborare şi finalizare a tezei de doctorat, lăsându-mi în acelaşi timp libertate de iniţiativă şi
acţiune.
Aduc mulţumirile mele corpului profesoral al Facultăţii de Construcţii de Maşini şi
Management Industrial. Fără a omite pe cineva, aş aminti pe domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Vasile
Braha, domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Laurenţiu Slătineanu, domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Traian
Grămescu, domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Octavian Lupescu, conf. dr. ing. Florentin Negoescu,
domnul Prof. Univ. Dr. Ing. Eugen Axinte, domnul Conf. Dr. Ing. Vasile Merticaru exprimându-mi
aprecierea pentru suportul moral şi profesional oferit, pentru amabilitatea şi disponibilitatea de
care au dat dovadă şi pentru indicaţiile deosebit de importante în elaborarea tezei sau
aprecierile critice formulate.
De asemenea, mulţumesc în mod deosebit domnului Conf. Dr. Ing. Chiriţă Constantin
pentru sprijinul şi ajutorul acordat pe parcursul efectuării cercetărilor experimentale.
Mulţumesc domnului profesor dr. ing. Florentin Cioată de la departamentul de Maşini
Unelte şi Scule, domnului prof.dr.ing. Bejinaru Costică, şi domnului asist. dr.ing. Dragoş Achiţei
de la Facultetea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor, domnului ing. Ghorghe Trofin pentru sprijinul
acordat în desfăşurarea cercetărilor experimentale.
Se cuvin adresate mulţumiri domnilor profesori membri în comisiile de evaluare ale
rapoartelor de cercetare, din cadrul stagiului de doctorat, şi tuturor celor care m-au sprijinit în
realizarea acestui demers.
Adresez deosebite mulţumiri doamnei profesor Felicia Stan, şi domnilor profesori
Gheorghe Brabie, Eugen Axinte, care au acceptat să facă parte din comisia de evaluare a tezei
de doctorat şi care mi-au indreptat cercetările în partea finală.
Pentru sprijinul, răbdarea şi înţelegerea acordată, pentru sacrificiile făcute de-a lungul
întregii perioade de elaborare a tezei de doctorat, îmi îndrept recunoştinţa către părinţii mei, fără
de care nu aş fi putut realiza pe deplin această lucrare.

Teză/Rez
CAPITOLUL 1 5/5
INTRODUCERE ÎN HIDROFORMAREA ŢEVILOR 5/5
1.1. Date generale asupra hidroformării 5/5
1.2. Scurt istoric al hidroformării, tehnologii de hidroformare, echipamente de lucru 9/-
1.3. Hidroformarea ţevilor 11/7
1.4. Structura tezei 16/-
1.5. Concluzii 19/10
CAPITOLUL 2 21/11
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND DEFORMAREA PLASTICĂ 21/11
PRIN HIDROFORMARE A ŢEVILOR
2.1. Utilizarea analizei cu element finit ca bază pentru studiul procesului de
21/-
hidroformare
2.1.1. Conditii şi caracteristici ale materialelor folosite la hidroformare 22/-
2.1.1.1. Parametrii de influenţă, ai presiunii de hidroformare 24/11
2.1.1.2. Variaţia presiunii de hidroformare în funcţie de grosimea semifabricatului 24/-
2.1.1.3. Variaţia presiunii în funcţie de raza de capăt a matriţei 27/-
2.1.1.4. Variaţia presiunii de hidroformare în funcţie de raza activă a matriţei 28/-
2.1.1.5. Pretensionarea semifabricatelor la hidroformarea hidrostatică 29/11
2.1.1.6. Comportarea materialului semifabricatului în timpul prelucrării: zone critice de 29/12
rupere
2.1.2. Medii hidraulice folosite. Caracteristici fizico-chimice 31/13
2.1.3. Prese de hidroformare pentru piese din semifabricate ţevi, echipamente, 32/-
caracteristici, domenii de lucru, dimensiuni, aspecte constructiv reprezentative
2.1.4. Forme şi dimensiuni ale reperelor formate hidrostatic 38/14
2.1.5. Aspecte tribologice în hidroformarea ţevilor 39/-
2.2. Procesul de formare a ţevii ca sistem 40/-
2.3. Analiza defectelor 41/14
2.4. Proiectarea parametrilor de proces 42/-
2.5. Metode empirice şi analitice 43/-
2.6. Metode numerice 44/-
2.6.1. Metode de simulare optimizată 44/-
2.6.2. Metode de control şi reacţii simulate 46/-
2.6.3. Metode de simulare adaptivă 47/-
2.7. Modul de încărcare 47/-
2.8. Hidroformare la presiune joasă 49/15
2.9. Efectele indoirii ţevii prin hidroformare 50/-
2.10 Concluzii 50/16
2.11 Obiectivele cercetării 51/17
CAPITOLUL 3 53/18
CONTRIBUŢII TEORETICE LA STUDIUL HIDROFORMĂRII ŢEVILOR 53/18
3.1. Contribuţii la analiza sistemică a procesului de hidroformare 53/18
3.1.1. Consideraţii iniţiale privind analiza sistemică 53/-
3.1.2. Analiza sistemică a procesului de hidroformare a ţevii 55/18
1

3.2. Proiectarea constructivă a standului experimental necesar pentru obţinerea 56/19
hidroformării
3.2.1. Identificarea unor soluţii constructive utilizând metodă diagramei de idei 56/19
3.2.2. Alegerea variantei optime din punct de vedere constructiv 59/-
3.2.3. Proiectarea echipamentului de lucru 61/-
3.2.3.1. Stabilirea schemei de principiu a dispozitivului de hidroformare 61/-
3.2.3.2. Descrierea schemei de principiu a echipamentului de hidroformare 61/20
3.2.4. Descrierea procesului de lucru 63/21
3.3. Contribuţii la studiul parametrilor de hidroformare 64/-
3.4. Concluzii 65/22
CAPITOLUL 4 67/23
ECHIPAMENTE ŞI METODOLOGII NECESARE EFECTUĂRII
67/-
EXPRIMENTELOR ŞI A INTERPRETĂRII REZULTATELOR
4.1. Materialele ţevilor 67/-
4.1.1. Criterii de alegere a materialelor 68/-
4.1.2. Materiale prelucrate 68/23
4.1.3. Caracteristici chimice, fizice şi mecanice ale materialelor utilizate în cercetare 68/23
4.2. Echipamente şi dispozitive de măsurare utilizate în procesul de hidroformare 70/25
4.2.1. Descrierea standului de hidroformare 70/25
4.2.1.1. Presa hidraulică de 70 tF 71/26
4.2.1.2. Instalaţia hidraulică de acţionare 73/26
4.2.1.3. Instalaţia hidraulică de hidroformare 74/-
4.2.2. Descrierea dispozitivelor de măsurare utilizate în procesul de hidroformare 77/-
4.2.2.1. Rugozimetrul SURFTRONIC 3+ 77/-
4.2.2.2. Presa hidraulică de comprimat 78/-
4.2.2.3. Dispozitivul de măsurat în coordonate 2D 78/-
4.2.2.4. Dispozitivul de măsurat în coordonate carteziene, în funcţie de unghiul de 80/-
înclinare, pentru deformaţia transversală a piesei
4.2.2.5. Dispozitiv de măsurat grosimea 81/-
4.2.2.6. Spectrometrul FOUNDRY – MASTER 82/-
4.2.2.7. Durimetru universal DIGI-TESTOR 930N 83/-
4.2.2.8. Calculator personal (Notebook) 84/-
4.3. Concluzii 84/27
CAPITOLUL 5 87/28
CONTRIBUŢII EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE HIDROFORMARE 87/28
A ŢEVILOR
5.1. Planificarea cercetărilor experimentale 87/28
5.1.1. Metoda de planificare a experimentelor 88/-
5.1.2. Planificarea experimentală 88/-
5.2. Măsurarea deformaţiei plastice a piesei hidroformate pe direcţie transversală, în 93/31
funcţie de unghi
5.3. Măsurarea deformaţiei plastice a piesei hidroformate în lungul axei de coordonate 112/39
5.4. Contribuţii privind influenţa rugozităţii piesei după procesul de hidroformare 128/44
5.5. Concluzii 129/45
2

CAPITOLUL 6 131/47
SIMULAREA VIRTUALĂ A PROCESULUI DE HIDROFORMARE A ŢEVILOR 131/47
UTILIZÂND METODA ANALIZEI CU ELEMENT FINIT
6.1. Alegerea softwarului de analiză cu element finit 131/-
6.2. Parametri de intrare 132/-
6.2.1. Realizarea modelului tridimensional ce va fi utilizat în analiza cu element finit 132/47
6.2.2. Definirea materialelor 133/-
6.2.3. Introducerea geometriei 134/-
6.2.4. Alegerea conexiunilor dintre componentele matriţei de hidroformare 134/-
6.2.5. Alegerea discretizării utilizate în Ansys 135/47
6.2.6. Introducerea constrângerilor şi forţelor implicate în proces 136/48
6.3. Optimizarea procesului de hidroformare în funcţie de raza de racordare a matriţei 137/49
6.4. Realizarea analizei şi interpretarea rezultatelor 139/-
6.5. Compararea modelelor teoretice cu modelele experimentale 141/53
6.6. Concluzii 144/55
CAPITOLUL 7 145/56
CONCLUZII 145/56
7.1. Contribuţii proprii la rezolvarea temei de cercetare 145/56
7.2. Concluzii finale 151/62
7.3. Direcţii viitoare de cercetare 152/63
BIBLIOGRAFIE 155/64
Anexa 1 Rugozităţile pieselor înainte şi după procesul de hidroformare 175/-
Anexa 2 Piese realizate în timpul procesului de hidoformare 177/-
Anexa 3 Simularea procesului de hidroformare in analiză cu element finit. Optimizarea 183/-
procesului de hidroformare
3

CAPITOLUL 1
INTRODUCERE ÎN HIDROFORMAREA ŢEVILOR
1.1. Date generale asupra hidroformării
Hidroformarea este un procedeu neconvenţional de obţinere a unor piese ambutisate de tip
tablă şi prin umflare hidraulică a unor piese de tip ţeavă, sub acţiunea directă sau indirectă (prin
intermediul unei membrane) a unui fluid asupra semifabricatelor [3], [369].
Hidroformarea mai este definită ca ambutisare adâncă hidrostatică [5].
Prin procesul de hidroformare se pot realiza forme complexe din semifabricate de tip tablă.
Piesele cu forme complexe, care se pot realiza prin ambutisare mecanică au un preţ mai
mare de fabricaţie decât piesele cu forme complexe obţinute prin hidroformare [77], [101],
[231], [232], [233], [234], [235], [236], [237], [238], [239], [239], [240], [241].
În figura I.1. este dată clasificarea procesului de hidroformare în funcţie de tipul
semifabricatului [76]. Procesul de hidroformare poate fi împărţit în două mari categorii:
Figura I.1. Clasificarea procesului de hidroformare în funcţie de tipul semifabricatului [76]
5

Prin hidroformarea semifabricatelor de tip tablă se pot obţine piese cu forme complexe
(figura I.4.a.) în funcţie de cerinţele pieţei [85]. Piesele obţinute prin hidroformare sunt utilizate
în industria auto (la realizarea rezervoarelor de combustibil, portiere, capote, la rigidizarea
cadrului unui autoturism (figura I.4.b.), la caroserii, la realizarea suportului de fixare pentru
motorul termic, la mărirea spaţiului de supraveţuire în caz de impact frontal [102], pentru a
reduce greutatea unei maşini etc.), în industria feroviară (carcase din metal pentru acoperirea
vagoanelor de pasageri, şi a vagoanelor de marfă), în industria aviatică, în industria
telecomunicaţiilor (antene parabolice) şi în alte domenii de utilizare. Hidroformarea este utilizată
pentru a scădea numărul de operaţii de prelucrare (pentru piese care nu pot fi realizate printr-o
singură operaţie de ambutisare), pentru a reduce timpii de producţie şi pentru un preţ mai mic de
producţie.
Din semifabricate de tip ţeavă se mai pot obţine piese în formă de T (figura I.4.c.), de Y, de
cot la , de cot la , sau în formă de cruce (figura I.4.f.) pentru alimentarea cu apă potabilă
sau pentru alimentarea cu gaz. Aceste piese pot fi create în funcţie de anumite unghiuri de
înclinare. Piesele obţinute prin hidroformare pot fi utilizate la îmbinarea dintre două conducte,
una de diametru mare cu una de diametru mic (figura I.4.e.). Prin hidroformare se pot obţine
piese gofrate (figura I.4.d.) care au o greutate redusă, sunt rezistente la compresiune, au o
capacitate mare de curbare la montaj şi o conductivitate termică foarte bună.
a) Formă complexă
hidroformată
b) Piese hidroformate de
rigidizare
c) Ţeavă cilindrică
hidroformată, în formă de T
e) Hidroformare aplicată pe f) Conducte deformate
d) Ţevi gofrate
ţevi
plastic prin hidroformare
Figura I.4. Exemple de piese realizate prin procesul de hidroformaree [224]
6

1.3. Hidroformarea ţevilor
În secolul XXI, hidroformarea ţevilor, este utilizată în multe domenii de lucru [144], [207],
[225], [227], [260], [271], [272], [276], [294], [295], [300]. Procesul de hidroformare a
semifabricatelor de tip ţeavă este utilizat în industrie pentru a reduce numărul operaţiilor de
obţinere a unui produs, şi timpul de lucru.
În figura I.5. este ilustrat procesul de hidroformare a semifabricatelor de tip ţeavă, în formă
de T [6], [220], [270], [289], [337], [346], [351]. Un semifabricat de tip ţeavă este introdus în
matriţa inferioară (figura I.5.a.). Semifabricatul la început (figura I.5.b.) este etanşat cu ajutorul a
două garnituri de etanşare la ambele capete ale ţevii şi este fixat în matriţa inferioară cu ajutorul
poansoanelor axiale. Matriţa superioară coboară în jos peste matriţa inferioară şi închide
semifabricatul de tip ţeavă în interior. Contrapoansonul este apropiat de semifabricat cu ajutorul
instalatiei hidraulice de alimentare. Semifabricatul este umplut cu fluid sub presiune iar apoi este
închisă alimentarea cu lichid. Se reglează presiunea contrapoansonului axial. Poansoanele axiale
(figura I.5.c.) sunt alimentate de instalaţia de hidroformare şi comprimă semifabricatul la ambele
capete în acelaşi timp. Semifabricatul se deformează pe direcţie radială datorită presiunii interne
a fluidului de lucru şi este comprimat pe direcţie axială de poansoanele axiale. Materialul este
deformat în zona de cavitaţie a matriţei de hidroformare şi avansează în direcţia
contrapoansonului.
Figura I.5. Procesul de hidroformare; a – introducerea ţevii în matriţă; b – etanşarea capetelor
ţevii şi umplerea cu lichid; c – creşte presiunea internă şi poansoanele axiale se deplasează; d –
deschiderea matriţei şi scoaterea piesei; 1 – contrapoason; 2 – matriţă superioară; 3;6 –
poansoane axiale; 4 – semifabricat de tip ţeavă; 5 – matriţă inferioară. [220]
7

Contrapoansonul fiind reglat la o presiune mai mică are rolul de a prelua o parte din
deformaţiile semifabricatului şi nu îi dă voie acestuia să se spargă pe direcţie axială.
Semifabricatul se deformează şi la contactul cu contrapoansonul formează o zonă plată după
suprafaţa frontală a contrapoansonului.
După ce s-a realizat hidroformarea semifabricatului de tip ţeavă, fluidul de lucru este retras
din semifabricat. Contrapoansonul şi poansoanele axiale (figura I.5.d.) se retrag şi eliberează
piesa hidroformată. Matriţa superioară se deschide iar piesa hidroformată în formă de T este
scoasă din matriţă şi este curăţată de fluidul de hidroformare. [87], [72], [105], [145] .
În urma procesului de hidroformare, se obţin piese cu rezistenţă mare, greutate mică şi
costuri mici. Pot fi realizate piese cu forme complexe printr-un singur proces de hidroformare.
Aceste piese cu forme complexe se mai pot realiza, prin două sau mai multe procese de ştanţare
ori de sudare [23].
În industria auto procesul de hidroformare este utilizat pentru că are un preţ de producţie mai
mic faţă de alte procedee de prelucrare.
Structurile de impact ale autovehiculelor rutiere [50], [88], [277] sunt concepute să
fincţioneze ca corpuri de sacrificiu în timpul unui accident. Scopul principal al cercetătorilor este
de a dezvolta structuri de impact care absorb energia, păstrând intacte compartimentele de
pasageri, şi decelerarea greutăţii experimentale a persoanelor aflate în autovehicul. Aceste
structuri de impact ale autovehiculelor sunt obţinute prin procedee de hidroformare a
semifabricatelor de tip ţeavă [180], [181], [201], [206], [282], [297]. Structurile utilizate la un
impact auto sunt îmbunătăţite pentru a rezista cât mai bine la absorpţia unui impact frontal al
unui autovehicul. Aceste cercetări sunt efectuate prima dată în programele de analiză cu element
finit [257], [258], [263], [267], iar apoi sunt testate experimental. La aceste structuri rezistente la
impact se utilizează oţeluri aliate cu rezistenţă mare la impact.
La semifabricatele de tip ţeavă, presiunea de lucru poate varia de la 2000 bar la 10000 bar,
în funcţie de grosimea materialului şi de domeniul de utilizate a piesei. [92]
Materialele care se utilizează la procesul de hidroformare a ţevii sunt: oţel inoxidabil, oţel
moale, cupru, aluminiu şi alamă.
Hidroformarea ţevilor este utilizată şi la construcţia cadrelor de biciclete sau fitinguri.
Piesele hidroformate au rolul de a rigidiza cadrul.
În figura I.7., sunt ilustrate forţele active care acţionează la hidroformarea ţevilor.
Principalele forţe care acţionează la hidroformarea ţevilor sunt [302]:
La procesul de hidroformare a unui semifabricat de tip ţeavă apar următoarele defecte:
flambaj, încreţire şi spargerea ţevii (fisurarea ţevii pe direcţie axială, explozie) (figura I.8.).
8

Figura I.7. Forţele active în hidroformarea ţevilor (Pi = presiune internă, Fa = forţa axială, Fq =
forţă contrapoanson, Rc = raza de colt , Re = raza de racordare) [109]
Figura I.8. Defecte apărute la hidroformarea ţevilor; a – flambaj; b – spargere; c – increţire [61]
În figura I.9. este ilustrată diagrama procesului de hidroformare în funcţie de forţa axială şi
de presiunea internă de lucru [199], [230], [279].
Figura I.9. Diagrama procesului de hidroformare a ţevii [290]
9

Materialul ales pentru semifabricat trebuie să aibă o deformaţie plastică cât mai mare şi o
duritate mică pentru a fi uşor de prelucrat [15], [16], [273]. Coeficientul de frecare trebuie să fie
mic pentru a se realiza o deformaţie mare a semifabricatului [265].
1.5. Concluzii
Procesul de hidroformare este un procedeu neconvenţional de obţinere a unor piese
ambutisate de tip tablă prin umflarea hidraulică a unor piese de tip ţeavă, sub acţiunea directă sau
indirectă a unui fluid şi asupra semifabricatelor.
Hidroformarea este cunoscută din anii 1900 şi s-a dezvoltat continuu, fiind astăzi un
domeniu de centre de cercetare în universităţile din ţară şi din străinătate.
Hidroformarea ţevilor este un proces complex ce impune utilizarea unor echipamente de
lucru scumpe şi a unor specialişti de înaltă calificare în domeniu. Proiectarea procesului de
hidroformare se poate face în funcţie de metodele empirice, metodele analitice şi metodele
numerice pentru a obţine o precizie ridicată a piesei hidroformate şi pentru a asigura o
deformaţie mare a materialului. Hidroformarea ţevilor poate fi utilizată în diverse domenii de
lucru ca bioinginerie, cel medical, în telecomunicaţii, la alimentarea cu apă, la alimentarea cu
gaz, la utilizarea pompelor hidraulice de mici dimensiuni.
Hidroformarea ţevilor are avantajul obţinerii unor piese cu greutate mică cu forme complexe
la un preţ mic pentru o piesă fabricată prin reducerea numărului de operaţii, dar prezinţă
dezavantajul timpului mare necesar pentru realizarea unei piese precum şi echipamente scumpe
de lucru.
Piesele obţinute prin hidroformare pot fi utilizate în domenii precum industria
autovehiculelor, în aviaţie, telecomunicaţii etc. fiind relativ ieftine comparativ cu piesele
obţinute prin alte tipuri de prelucrare.
Principalele defecte care apar la hidroformare sunt încreţirea, flambarea sau fisurarea
semifabricatului, pentru prevenirea lor fiind necesară alegerea unor materiale cu deformaţii
plastice mari, coeficient de frecare mic între semifabricat şi matriţă şi utilizarea unor
echipamente care să permită o creştere constantă şi lentă a presiunii de lucru şi a forţei axiale de
comprimare.
10

CAPITOLUL 2
STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND
DEFORMAREA PLASTICĂ PRIN HIDROFORMARE A
ŢEVILOR
2.1.1.1. Parametrii de influenţă, ai presiunii de hidroformare
În cazul hidroformării ţevilor un element foarte important, necesar atât în faza de proiectare
cât şi de utilizare a unor utilaje specifice, este presiunea lichidului de lucru.
Asupra presiunii de hidroformare au influenţă majoră următorii parametri [2], [39], [52],
[68], [184], [192], [196], [202], [215], [253]:
- caracteristicile mecanice şi fizice ale materialului semifabricatului;
- grosimea semifabricatului;
- forma şi dimensiunile reperelor (forma cavităţii, mărimea razelor de racordare, adâncimea
de deformare etc);
- coeficientul de frecare dintre semifabricat şi matriţa de hidroformat;
- compoziţia chimică a semifabricatului;
- fluidul de lucru utilizat;
- lubrifierea dintre semifabricat şi matriţă;
- duritatea materialului;
- deformaţie plastică a semifabricatului;
- viteza de lucru a echipamentului de hidroformare.
Presiunea de hidroformare utilizată la procesul de hidroformare a semifabricatelor de tip
ţeavă variază în funcţie de deplasarea poansoanelor axiale [291] şi de deformarea plastică a
semifabricatului.
2.1.1.5. Pretensionarea semifabricatelor la hidroformarea hidrostatică
În procesul de hidroformare hidrostatică, semifabricatul este reţinut pe contur între matriţă şi
placa de prestrângere. Flanşa de reţinere a semifabricatului este caracteristică tuturor reperelor
realizate prin hidroformare hidrostatică şi are rolul de a fixa semifabricatul în timpul
hidroformării, precum şi de a asigura etanşarea incintei cu fluid sub presiune.
Determinarea forţei de prestrângere necesară pentru fixarea semifabricatului în procesul
hidroformare este dată de relaţia [70]:
(2.5)
11

în care:
Q – forţa de prestrângere;
S – suprafaţa de prestrângere;
q – presiunea specifică de prestrângere.
Presiunea de prestrângere q este dependentă de caracteristicele semifabricatului, grosimea
semifabricatului şi coeficientul de deformare hidraulică. În practică, valoarea presiunii q se
determină cu relaţia [70]:
în care:
m – coeficient de deformare hidraulică;
g – grosimea semifabricatului;
[( )
√
] (2.6)
– rezistenţa la rupere a materialului semifabricatului.
Pentru materialele utilizate mai frecvent, valorile presiunii q au fost determinate
experimental şi sunt prezentate în tabelul următor [Tabelul II.2]:
critice de rupere
Tabelul II.2. Valorile presiunii pentru pretensionare
Denumirea materialului q [daN/cm 2 ]
Aluminiu şi aliajele sale 8÷12
Cupru 10÷15
Duraluminiu recopt 12÷18
Alamă 15÷20
Oţel moale 25÷30
Oţel inoxidabil austenitic 30÷40
2.1.1.6. Comportarea materialului semifabricatului în timpul prelucrării: zone
În figura II.8 este prezentată schema tensiunilor, deformaţiilor şi secţiunilor critice în cazul
ambutisării hidrostatice a unei piese cilindrice, unde se disting 5 zone bine determinate [70]:
Zona 1, zona de expansiune biaxială în care materialul sub acţiunea eforturilor radiale şi
tangenţiale suferă o deformaţie pe două direcţii şi totodată o subţiere care poate genera ruperea
materialului. Zona 2, zona de deformare prin întindere şi încovoiere, în care materialul poate să
fisureze datorită plierii după raza matriţei.
Zona 3, zona deformaţiilor puternice de întindere pe direcţia generatoarei. În această zonă
poate să apară ruperea materialului în apropierea razei de racordare de la fundul matriţei, sau pot
să apară fisuri în zona de apropiere a muchiei active datorită frecării puternice a materialului de
această muchie.
12

Figura II.8. Schema tensiunilor, deformaţiilor şi secţiunilor critice la ambutisarea unei piese
cilindrice. [70]
Zona 4, zona în care materialul suferă un proces de încovoiere şi o tendinţă de ondulare
datorită prezenţei tensiunilor tangenţiale de compresiune, anulată de acţiunea presiunii din
incinta cu fluid pentru ambutisarea hidrostatică.
Zona 5, zona tensiunilor şi defomaţiilor specifice flanşei de reţinere, în care, sub acţiunea
tensiunilor tangenţiale de compresiune; materialul are tendinţa de a se ondula (tendinţă anulată
de placa de prestrângere), iar sub acţiunea tensiunilor radiale de intindere, materialul curge către
marginea cavităţii.
2.1.2. Medii hidraulice folosite. Caracteristici fizico-chimice
Mediile de presiune sunt corpurile care crează presiunea în sistemele tehnologice de prelucrare prin
ambutisare, extrudare etc.
O bună ungere este determinată de îndeplinirea următoarelor cerinţe [11], [97], [137]:
1. Să aibă suficiente calităţi lubrifiante pentru a micşora frecarea între incinta matriţei şi
ţeavă.
2. Valori ridicate ale punctului de inflamabilitate, ale modulului de elasticitate şi ale
conductibilităţii termice.
3. Să fie capabile să se opună unei presiuni înalte de 5000-15000 daN/cm 2 .
4. Rezistenţă şi stabilitate chimică şi termică.
5. Să nu aibă tendinţa de a formă spumă.
6. Să aibă un coeficient de frecare mic între matriţă şi semifabricat.
7. Să nu conţină impurităţi.
8. Să poată fi uşor evacuat lubrifiantul din incinta matriţei şi din ţeavă.
9. Să fie justificate economic.
Mediile de presiune pot fi fluide sau pulberi.
Ca medii de presiune fluide pot fi utilizate: uleiuri minerale;emulsii: ulei în apă, apă în ulei,
petrol în ulei;apă; apă cu săpun lichid; apă cu glicol;glicerină;motorină;uleiul de ricin;aerul
comprimat etc.
Ca medii de presiune pulverulente pot fi utilizate:politetrafluoretilena; aluminosilicatul;
talcul;pulberea de sticlă;grafitul; boraxul etc.
13

Coeficientul de frecare şi lubrifierea dintre semifabricat şi matiţă sunt importante în procesul
de hidroformare, atunci când semifabricatul are o deplasare axială mare. Lubrifierea dintre
semifabricat şi matriţă are rolul de a micşora coeficientul de frecare.
Lubrefiantul micşorează uzura matriţei de hidroformare, reduce forţa axială şi zona cu
deformarea periculoasă a semifabricatului.
Ungerea este critică în zona de material alungit. Nici un lubrifiant nu poate indeplini toate
aceste cerinţe. Este necesar un compromis în alegerea lubrifianţilor. Diverse teste pot să fie
folosite pentru a evalua una sau mai multe particularităţi ale lubrifiantului, fiecare dintre cerinţe
adresându-se fie capacităţii de lubrifiere sau coeficientului de frecare.
2.1.4. Forme şi dimensiuni ale reperelor formate hidrostatic
Ambutisarea hidrostatică, se recomandă pentru realizarea unor repere cu suprafeţe mari
(lungimi cuprinse între 500 - 3000 mm, forme complexe (figura II.17.) şi adâncimi mici
(coeficienţi de ambutisare minimi recomandaţi m = 0,43 - 0,45) [25].
Grosimea semifabricatelor poate fi de 1 - 6 mm, sau în cazul când reperele sunt mai simple,
se pot ambutisa şi table cu grosimi de până la 10 - 12 mm [9].
Tot prin ambutisare hidrostatică se pot obţine, dintr-o singură operaţie, repere conice,
semisferice sau parabolice, pentru care utizarea unui procedeu obişnuit presupune câteva operaţii
succesive de ambutisare [302].
2.3. Analiza defectelor
Principalele defecte [175], [182], [187], [338] care apar la hidroformarea unui semifabricat
de tip ţeavă sunt: flambaj, încreţie şi spargerea ţevii (figura II.22.) [61]. O serie întreagă de
cercetători au analizat defectele apărute la hidroformarea unui semifabricat de tip ţeavă pentru a
afla din ce cauză apar şi locul unde acestea se produc [61]. Cu toate acestea, nu a fost stabilită o
metodă de analiză a defectelor apărute în hidroformarea ţevilor. Din cauza lipsei unor metode
fiabile şi precise de a prevedea defectele apărute la o piesă hidroformată de tip ţeavă au fost
analizate curbele limită de formare în timpul deformării semifabricatului. Curbele limită de
formare au fost studiate pentru a anticipa formarea în hidroformarea ţevilor. Curbele limită de
formare pentru hidroformarea ţevilor trebuie să fie determinate dintr-o tablă plană a
semifabricatului de tip ţeavă. O altă metodă de comparaţie este criteriul fisurii maleabile. Spre
deosebire de curbele limită de formare, criteriul fisurii maleabile nu este dependent de modul de
deformare a semifabricatului. Spargerea semifabricatului apare în cazul în care deformaţia
plastică a semifabricatului este mai mare decât limita de rupere a materialului, determinată
experimental prin teste de tracţiune. Cercetătorii simulează criteriul fisurii maleabile prin
simularea unei bombări simple pe un semifabricat de tip ţeavă şi validează criteriul experimental
[61], [186], [190], [337], [348]. Lei [193] aplică criteriul fisurii maleabile pe simularea unei bare
14

de protecţie în formă de şină de tren, goală în interior, şi pe un cadru. Cu toate acestea, nu există
date experimentale care ar fi utilizate pentru a valida cercetările obţinute în simulare.
Criteriul de deformare maximă este considerat, un alt mod de a prezice apariţia fisurilor. Cu
toate acestea, criteriul de deformare maxim nu este relevant atunci când starea de tensiuni
biaxiale este mare.
Analizele de începere şi de creştere a deformaţiilor în literatura de specialitate se găsesc în
mare parte pe studiul procesului de hidroformare pentru un semifabricat de tip coală de tablă.
Analizele sunt studiate după trei metode principale:
a) Teoria ramificaţiei plastice;
b) Metoda energiei
c) Metoda geometriei.
Figura II.22. Moduri comune a defectelor la procesul limită a hidroformării ţevilor.,
încreţire, flambaj, şi spargere [61]
2.8. Hidroformare la presiune joasă
În procesul de hidroformare a ţevii este nevoie de o presiune internă ridicată, pentru a
deforma semifabricatul în interiorul matriţei de hidroformare. Acest lucru mai este denumit şi
hidroformare la presiune înaltă (figura II.26.). Hidroformarea secvenţială sau hidroformarea de
presiune joasă este o metodă de hidroformare, în care semifabricatul de tip ţeavă este deformat
parţial în timpul închiderii matriţei şi apoi este deformat total, prin utilizarea unei presiuni mici
de hidroformare [92]. În figura II.27.a este prezentată o schemă a procesului de hidroformare de
joasă presiune [135], în care suprafaţa interioară a cavităţii matriţei este concepută pentru a fi
aproape la fel cu suprafaţa exterioară a ţevii de hidroformare. În timpul închiderii matriţei,
suprafaţa exterioară a semifabricatului este deformată forţat şi intră în colţurile din interiorul
matriţei, în timp ce fluidul de lucru este menţinut în interiorul semifabricatului pentru a preveni
deformarea secţiunii (figura II.27.b.). După ce matriţa este închisă complet, presiunea internă a
fluidului de lucru creşte pentru ca semifabricatul să copieze toată suprafaţa interioară a matriţei
de hidroformare (figura II.27.c.). Această a doua etapă a creşterii presiunii interne, este adesea
folosită ca fază de calibrare, şi presiunea maximă a deformării rar depăşeşte valoarea de 83 MPa
[92], [135].
15

Figura II.27. Schema de presiune joasă a procesului de hidroformare (a) Înainte de presurizare
(matriţa este deschisă) (b) Primul stadiul de presurizare (matriţa se închide), fără calibrarea
semifabricatului (c) Calibrarea semifabricatului (matriţă este închisă şi semifabricatul copie
interiorul matriţei) [135]
În timpul procesului de hidroformare la presiune înaltă, grosimea semifabricatului scade, iar
la procesul de hidroformare la presiune joasă, materialul se îndoaie şi copie forma matriţei, iar
grosimea semifabricatului rămăne aproximativ aceeaşi. Grosimea peretelui ţevii variază între 3-
5%, la hidroformarea cu presiune joasă, iar la hidroformarea cu presiune înaltă, grosimea ţevii
variază între 15-20% [135]. Acest proces de hidroformare este avantajos pentru hidroformarea
semifabricatelor din oţeluri cu rezistentă ridicată [326].
2.10 Concluzii
Procesul de hidroformare a ţevilor este un studiu pe plan naţional şi internaţional. Studiile
efectuate de specialişti în domeniu se referă în special la aspecte legate de materiale
semifabricatului, suprafaţa prelucrată, procesul de hidroformare.
Materialele metalice utilizate la procesul de hidroformare trebuie să aibă o limită de curgere
mică pentru a reduce deformaţiile elastice de arcuire în timp ce defomaţia plastică a materialului
trebuie să fie mare pentru a asigura o deformaţie pronunţată a semifabricatului şi o gâtuire mică
în cazul evitărei fisurii semifabricatului.
Presiunea de hidroformare trebuie să fie mare atunci când grosimea materialului este mare şi
scade când raza activă a matriţei este mare.
Precizia piesei prelucrate este cu atât mai mare cu cât raza de capăt din interiorul matriţei
este mare.
Lichidele hidraulice folosite trebuie să aibă calităţi lubrifiante bune pentru a asigura un
coeficient mic de frecare, temperatura de inflamabilitate trebuie să fie mică şi să nu aibă tendinţa
de a forma spumă.
Mediile de lucru utilizate la procesul de hidroformare pot fi fluide (uleiuri minerale, emulsii
de ulei în apă, motorină, aer comprimat) sau pulverulente (aluminosilicat, talcul, boraxul,
pulberea de sticlă).
În timpul simulării procesului de hidroformare pot fi urmate metode de simulare optimizată,
metode de control şi reacţii simulate, cât şi metode de simulare adaptivă.
16

Procesul de hidroformare a ţevii ţine cont de următorii parametri de influenţă: coeficient mic
de frecare între semifabricat şi matriţă, duritatea mică a materialului, deformaţie plastică mare
pentru a permite obţinerea unei piesei cu precizie ridicată şi o deplasare mare a avansului axial.
2.11 Obiectivele cercetării
În baza studiului efectuat asupra stadiului actual al cercetărilor în cadrul procesului de
hidroformare a semifabricatelor de tip ţeavă, s-au evidenţiat câteva direcţii de cercetare, după
cum urmează:
- Analiza procesului de hidroformare considerat ca un sistem, în funcţie de factorii de
intrare, factorii intermediari, factorii perturbatori şi factorii de ieşire.
- Proiectarea unui stand experimental, pe baza analizei valorii în funcţie de studiul
diagramei de idei.
- Proiectarea unei matriţe de hidroformare în formă de T, pentru semifabricate de tip ţeavă.
- Stabilirea unei metode de citire a deformaţiei longitudinale şi transversale pentru
deformaţia maximă a piesei hidroformate în formă de T.
- Analiza variaţiei grosimii pentru piesa hidroformată în timpul procesului de
hidroformare.
- Măsurarea deformaţiei longitudinale şi transversale a piesei realizate prin procesul de
hidroformare.
- Analiza rugozităţii ţevii înainte şi după procesul de hidroformare.
- Realizarea unui model tridimensional simplu a procesului de hidroformare în vederea
analizei cu element finit.
- Optimizarea procesului de hidroformare pentru semifabricatul de tip ţeavă, în funcţie de
raza de racordare a matriţei de hidroformare.
- Simularea procesului de hidroformare a ţevii în analiză cu element finit, utilizând
programul Ansys 14.5.
- Compararea rezultatelor obţinute pe cale experimentală cu cele obţinute în urma simulării
procesului de hidroformare în analiză cu element finit.
17

CAPITOLUL 3
CONTRIBUŢII TEORETICE LA STUDIUL HIDROFORMĂRII
ŢEVILOR
3.1. Contribuţii la analiza sistemică a procesului de hidroformare
3.1.2. Analiza sistemică a procesului de hidroformare a ţevii
Procesul de hidroformare poate fi considerat ca un sistem caracterizat prin anumiţi factori de
intrare, factori intermediari, factori perturbatori şi respectiv factori de iesire (fig.III.1.).
Principalii factorii de intrare în procesul de hidroformare sunt:
a) Caracteristici geometrice ale semifabricatului: lungime, grosime, diametrul, rugozitate,
etc
b) Caracteristici mecanice ale materialului: limita de curgere, gâtuirea, alungirea, rezistenţa
la rupere, etc. Materialul utilizat trebuie să aibă o deformaţie plastică cât mai mare, să nu se rupă,
şi să curgă după formă matriţei cât mai uşor.
c) Compoziţia chimică a materialului semifabricatului:
d) Viteza poansoanelor axiale.
e) Fluidul de lucru ales: apă, ulei, motorină, etc.
Figura III.1. Abordarea procesului de hidroformare, considerat ca sistem.
Factorii intermediari care intervin în timpul procesului de hidroformare sunt:
a) Presiunea fluidului de lucru. Aceasta creşte în funcţie de limita de curgere a materialului,
18

de coeficientul de frecare, etc.
b) Debitul fluidului de lucru. Acesta este variabil în funcţie de caracteristicile geometrice ale
semifabricatului, lungime, grosime, diametru.
c) Caracteristicile matriţei: raze de racordare, rugozitatea suprafeţei, duritatea, etc. Acestea
nu pot fi modificate în timpul procesului de hidroformare.
Factorii perturbatori care periclitează procesul de hidroformare sunt:
a) Impurităţile din fluidul de lucru.
b) Corpuri străine, care pot intra inainte de inchiderea matriţei de hidroformare, şi afectează
calitatea suprafeţei semifabricatului.
c) Microfisuri în materialul utilizat, care pot duce la cedarea materialului în timpul
procesului de hidroformare.
d) Muchii tăietoare, care pot produce defecte în proces.
e) Coroziunea piesei semifabricatului. Trebuie verificat dacă materialul care este supus
procesului de hidroformare prezintă coroziune internă sau externă.
f) Neomogenităţi ale semifabricatului. Acestea pot proveni din procesul de fabricare a
materialului semifabricatului.
g) Variaţia necontrolată a unor parametri de lucru.
Factori de iesire care apar în timpul procesului de hidroformare sunt:
a) Deplasarea contrapoasonului. Acesta are rolul de a prelua o parte din deformaţiile
semifabricatului, şi se deplasează în funcţie de curgerea materialului.
b) Rugozitatea semifabricatului. Aceasta poate fi afectată în funcţie de coeficientului de
frecare dintre semifabricat şi matriţă, şi de alungirea materialului.
c) Timpul de lucru, creşte sau scade în funcţie de caracteristicile materialului.
d) Deplasarea pistoanelor axiale, este dată de curgerea plastică a materialului şi de
deformarea semifabricatului.
e) Variaţia de grosime a piesei, se modifică în funcţie de calitatea suprafeţei matriţei şi de
coeficientul de frecare.
f) Duritatea materialului în zona deformată, creşte în funcţie de alungirea şi limita de
curgere a acestuia.
3.2. Proiectarea constructivă a standului experimental necesar pentru
obţinerea hidroformării
3.2.1. Identificarea unor soluţii constructive utilizând metodă diagramei de idei
În funcţie de cerinţe şi de posibilităţile tehnice se trece la stabilirea criteriilor de clasificare şi
apoi la clasificarea efectivă a diverselor soluţii posibile.
Diagrama de idei este o reprezentare grafică imagistică, deschisă, de tip arborescent, ce
conţine informaţii structurale referitoare la stadiul actual al ştiinţei şi tehnicii în domeniu.
Metodoligia de elaborare a diagramei de idei
a) Delimitarea domeniului ştiinţei şi tehnicii în care se creează disgrama de idei. În această
etapă se stabileşte titlul diagramei de idei.
b) Strângerea şi analiza informaţiilor documentare asupra soluţiilor tehnice în domeniu,
criteriilor şi subcriteriilor de clasificare a acestor soluţii. Această etapă dezvoltă diagrama
de idei, în funcţie de studiul informaţiilor documentare analizate.
c) Se stabilesc criteriile şi subcriteriile de clasificare a soluţiilor în domeniu. Se alege
nivelul de rafinare a informaţiilor prezentate şi structura generală a diagramei.
d) Stabilirea soluţiilor propuse pentru fiecare nivel sau subnivel de clasificare. Se dezvoltă
soluţiile tehnice propuse, calitatea reprezentărilor grafice, etc.
e) Trasarea diagramei de idei.
19

f) Efectuarea eventualelor corecţii.
g) Propunerea căilor şi direcţiilor de dezvoltare în domeniu. Se formulează clar şi concis
metodele de dezvoltare în domeniu, pentru fiecare nivel de clasificare a soluţiilor.
h) Formularea de noi teme de cercetare. Se pot formula noi soluţii tehnice care pot să
acopere, semnele de întrebare din diagrama de idei.
Figura III.2. Diagrama de idei pentru proiectarea echipamentului
necesar obţinerii hidroformării ţevilor
3.2.3.2. Descrierea schemei de principiu a echipamentului de hidroformare
În figura III.3. se prezintă schema de principiu a dispozivului de deformare a țevilor;
dispozitivul de hidroformare are în structură o parte fixă pe care este montată placa de bază 1, la
care sunt fixate două ghidaje laterale 9, care la randul lor sunt prinse cu ajutorul șurubului 5 şi a
piuliţei 6, montate în suportul de fixare 1 şi a distanțierului 10. Pe ghidajele laterale 9 sunt prinse
tiranții 7, aceştia având rolul de a susține şi de a rigidiza dispozitivul. Pe ghidajele laterale 9, vin
montați doi cilindrii hidraulici 13, la care sunt atașate două poansoane 16 pe o a două parte
mobilă. Poansoanele 16 trec prin elementul lateral 2 şi pătrund în ansamblu de ghidare 18 şi în
suportul matriță 17. Piesa ce urmeaza a fi deformată (ţeava cilindrică) 22 vine montată în
suportul matriță 20. Etanşarea ţevii se face cu un inel de cauciuc, acesta este montat pe
poansoanele 16. În placa inferioară 17, dar şi în cea superioară 23 vin montate urmatoarele
componente în ordinea menţionată de la stanga la dreapta: ansamblu ghidare 3, suport matrită 1
şi ansamblu ghidare 3. Pe placa inferioară 17 vin montati elementii de ghidare 9, cu rolul de a
ghida placa superioară 23.
20

Figura III.3. Schema de principiu a echipamentului de hidroformare a țevilor
1 – placa de bază; 2 – placă laterală; 3 – element de fixare; 4 – ghidaj T; 5 – şurub; 6 – piuliţă
tirant; 7 – tirant; 8 – cuzinet; 9 – element de ghidare; 10 – distanţier; 11 – tavă; 12 – bloc de
reţinere; 13 – cilindru hidraulic; 14 – racord cilindru; 15 – capac; 16 – poanson axial; 17 –
matriţă inferioară; 18 – piesa ghidare; 19 – bucşă ghidare; 20 – element lateral; 21 – cilindru
reţinere; 22 – ţeavă hidroformată; 23 – matriţă superioară
La rândul lor plăcile 2 vin montate pe un distanțier 10. Sub tot ansamblul vine montată tava
11. Toate aceste compomente formează matrița de hidroformare a țevilor.
3.2.4. Descrierea procesului de lucru
La primul test s-a realizat un semifabricat din oţel inoxidabil, cu o lungime de 130 mm şi o
grosime de 1,5 mm. De obicei la primele teste se fac încercări de probă, pentru a se vedea cum se
comportă materialul ales pentru teste. După primele incercări de verificare a materialului şi de
reglare a echipamentului de lucru se incep măsurătorile reale.
A două etapă este introducerea semifabricatului din oţel inoxidabil, cu o lungime de 130
mm, şi o grosime de 1,5 mm, în matriţa de hidroformare. Semifabricatul se etanşează cu garnituri
de cauciuc şi se introduc poansoanele axiale în interiorul capetelor semifabricatului (ţevii). După
ce s-a etanşat şi s-a fixat semifabricatul se închide matriţa de hidroformare. Apoi se umple
semifabricatul cu ulei hidraulic până la o presiune de o sută de bari de pe circuitul principal de
alimentare după care se închide supapa de alimentare. Contrapoansonul se reglează şi el la o sută
de bari, pentru ca semifabricatul să fie în echilibru şi să nu se deformeze. După ce s-au echilibrat
21

presiunile, poansoanele axiale comprimă semifabricatul de la capetele acestuia, iar presiunea
internă se măreşte de 8,16 ori datorită multiplicatorului de presiune. Semifabricatul începe să se
deformeze în zona de cavitatie, şi se deplasează către contrapoanson, împingându-l înapoi.
Contrapoansonul are rolul de a întârzia ruperea materialului şi de a prelua o parte din forţa
axială. După ce s-a deformat semifabricatul şi poansoanele axiale au ajuns la deplasarea maximă,
echipamentul este adus la formă iniţială de lucru. Se deschide matriţa, poansoanele axiale se
retrag inapoi, se scoate garnitura de etanşare, se eliberează uleiul din semifabricat, şi se scoate
piesa hidroformată din matriţă.
Rezultatele experimentale sunt culese după cum urmează:
- presiunea de alimentare a fluidului de lucru şi presiunea maximă de hidroformare este
citită cu ajutorul unui manometru de presiune de 1500 bar;
- presiunea de lucru a contrapoansonului este citită cu ajutorul unui manometru de presiune
de 200 bar;
- presiunea de alimentare a poansoanelor axiale este citită cu ajutorul unui manometru de
presiune de 700 bar;
- deformaţia axială a semifabricatului este măsurată cu ajutorul unui şubler, cu precizie de
două zecimale;
- deformaţia radială a semifabricatului este măsurată pe direcţie longitudinală şi transversal
cu ajutorul unui comparator cu cadran, cu precizie de două zecimale.
Datele obţinute în urma procesului de hidroformare sunt introduse într-un calculator pentru a
putea fi prelucrate şi interpretate.
După ce să terminat procesul de hidroformare, procesul se reia de la capăt, în ordinea
enumerată mai sus.
3.4. Concluzii
Procesul de hidroformare poate fi analizat ca un sistem luând în calcul principalii factori de
intrare (compoziţia chimică, proprietăţile fizice şi mecanice a materialului; viteza poansoanelor
axiale; fluidul de lucru ales), factorii intermediari (presiunea fluidului de lucru şi caracteristicile
dimensionale ale matriţei), factorii perturbatori (corpuri străine; microfisuri în material;
neomogenităţi ale materialului; variaţia necontrolabilă a unor parametri) şi factorii de ieşire
(deformaţia transversală; deformaţia longitudinală; variaţia de grosime a semifabricatului).
Analiza valorii şi studiul diagramei de idei a scos în evidenţă că principalul tip de
echipament pentru hidroformare este matriţa în formă de T, ce utilizează ulei hidraulic ca fluid
de lucru şi cu mod automat de acţionare a echipamentului de lucru.
Echipamentul prezentat şi apoi realizat pentru procesul de hidroformare trebuie să asigure o
presiune mare de lucru pentru comprimarea şi hidroformarea semifabricatului.
Alegerea parametrilor de lucru se face prin calcule matematice în funcţie de presiunea
internă de hidroformare, grosimea materialului, proprietăţile mecanice ale materialului, etanşarea
semifabricatului şi forţa axială de comprimare.
22

CAPITOLUL 4
ECHIPAMENTE ŞI METODOLOGII NECESARE EFECTUĂRII
EXPRIMENTELOR ŞI A INTERPRETĂRII REZULTATELOR
4.1.2. Materiale prelucrate
Pentru efectuarea cercetărilor experimentale s-au ales două materiale metalice. Primul
material este un oţel de construcţie, nealiat, S355JR după standardul european SR EN 10025-
2:2004 [364], oţelul OL 52-2k după standardul românesc STAS 500/2-80. Acest material are o
duritate mică şi este uşor de prelucrat. Al doilea material este este un oţel inoxidabil austenitic,
X6CrNiTi18-10 notat după standardul european SR EN 10088-1 [366], oţelul 10TiNiCr180 după
standardul românesc STAS 3583. Al doilea material este un oţel aliat, rezistent la coroziune şi cu
o duritate mai mare faţă de primul material.
În cercetarea experimentală s-a ţinut cont de trei parametri de intrare, la două nivele de
lucru, după cum urmează:
- Două materiale: S355JR şi X6CrNiTi18-10.
- Presiuni de lucru: P1 şi P2.
- Modul de etanşare: cu garnitură de etanşare, fără garnitură de etanşare.
4.1.3. Caracteristici chimice, fizice şi mecanice ale materialelor utilizate în cercetare
Pentru cele două materiale menţionate mai sus s-a realizat analiza chimică cu ajutorul
spectrometrului Foundry-Master de la Facultatea de Ştiinta şi Ingineria Materialelor. În tabelele
de mai jos tabelul IV.1 pentru oţelul S355JR, şi pentru oţelul X6CrNiTi18-10 sunt date
caracteristicile chimice pentru cele două materiale [80].
Pentru compoziţia chimică a celor două materiale, s-a realizat câte trei măsurători pentru
fiecare material. În tabelele de mai sus este trecută media aritmetică a celor trei măsurători
pentru fiecare element chimic în parte, şi procentele lor din compoziţia chimică.
În tabelul IV.2 sunt prezentate proprietăţile fizice şi mecanice ale materialului S355JR, după
standardul european SR EN 10025-2:2004 [364].
23

Tabelul IV.1. Compoziţia chimică a oţelului S355JR / SR EN 10025-2:2004 [364]
şi pentru X6CrNiTi18-10 / SR EN 10088-1 [366].
Compozitia chimică
Procente %
S355JR
X6CrNiTi18-10
Fe 97,4 70,8
C 0,251 0,228
Si 0,335 0,418
Mn 1,42 1,46
P 0,0115 0,0153
S 0,0073 0,0374
Cr 0,0779 17,2
Mo 0,0106 0,0420
Ni 0,117 8,98
Al 0,0295 0,0298
Co 0,0078 0,216
Cu 0,189 0,158
Nb 0,0040 0,0077
Ti 0,0022 0,217
V 0,0112 0,0959
W 0,0179 0,0417
Pb 0,0010 -
Zr 0,0031 -
As 0,0089 -
Tabelul IV.2. Proprietăţile mecanice şi fizice pentru materialul S355JR. [364]
Proprietățile macanice
Efort la curgere Rp0,2
345 MPa
Rezistența la tracțiune Rm
470 MPa
Alungire A5 25,0 %/22
Proprietățile fizice
Densitatea 7,86
Modulul de elasticitate
203 GPa
Coeficientul lui Poisson 0,27 – 0,30
Oţelul S355JR este un material moale utilizat în construcţii metalice. Acesta are o duritate
de 15 HB, şi este usor de deformat, cu ajutorul unor presiuni mici de hidroformare. Pentru acest
material nu este nevoie de multiplicator de presiune la matriţa de hidroformare, iar standul
experimental poate fi realizat cu un pret mai redus pentru deformarea semifabricatului.
În tabelul IV.3 sunt prezentate proprietăţile fizice şi mecanice ale materialului X6CrNiTi18-
10, după atandardul european SR EN 10088-1 [366].
24

Tabelul IV.3. Proprietăţile mecanice şi fizice pentru materialul X6CrNiTi18-10. [366]
Proprietățile macanice
Efort la curgere Rp0,2
311 MPa
Rezistența la tracțiune Rm
569 MPa
Alungire A5 50 %
Proprietățile fizice
Densitatea 8,0
Modulul de elasticitate
193 GPa
Coeficientul lui Poisson 0,27
Oţelul inoxidabil X6CrNiTi18-10 este un material mai dur având o duritate de 95 HB.
Materialul are o deformaţie plastică mare, şi este mai dificil de deformat. La procesul de
hidroformare oţelul inoxidabil are nevoie de multiplicator de presiune şi acest lucru creşte preţul
de fabricare a standului experimental cât şi a piesei obţinute prin hidroformare.
Duritarea materialelor a fost măsurată cu ajutorul durimetrului universal DIGI-TESTOR
930N, de la Facultatea de Ştiinţa şi Ingineria Materialelor.
4.2. Echipamente şi dispozitive de măsurare utilizate în procesul de
hidroformare
4.2.1. Descrierea standului de hidroformare
Figura IV.1. Stand de hidroformare. a) instalaţia hidraulică de acţionare, b) matriţă de
hidroformare împreună cu instalaţia hidraulică de hidroformare, c) presa de 70 tF, d) panou de
25

4.2.1.1. Presa hidraulică de 70 tF
Figura IV.2. Presă hidraulică de 70 tF [362].
4.2.1.2. Instalaţia hidraulică de acţionare
Figura IV.4. Instalaţia de acţionare hidraulică cu acţionare
electrică de 700 bar [360].
26

4.3. Concluzii
Alegerea materialelor din care se realizează semifabicate supuse prelucrării pentru procesul
de hidroformare a ţevilor se face ţinând cont de proprietăţile chimice, proprietăţile fizice şi
proprietăţile mecanice ale semifabricatelor.
Atât semifabricatul ales pentru prelucrarea procesului de hidroformare trebuie să aibă o
duritate mică, pentru a fi uşor de deformat, şi o deformaţie plastică mare şi gâtuire mică.
În timpul hidroformării ţevilor trebuie să se utilizeze o matriţă de hidroformare cu raza de
racordare mare pentru a evita fisurarea materialului şi pentru a obţine o deformaţie plastică
pronunţată.
Presa hidraulică de 70 tF trebuie să fie rigidă să asigure închiderea matriţei de hidroformare
pe toată perioada procesului de hidroformare a ţevii şi să permită obţinerea unor piese din
semifabricate cu diminsiuni variabile.
Instalaţia hidraulică de acţionare trebuie să asigure o presiune hidraulică de până la 700 bar
necesară comprimării axiale a semifabricatului.
Pentru măsurarea deformaţiei transversale, deformaţiei longitudinale şi a grosimii
semifabricatului se propune utilizarea un comparator cu cadran, cu precizie de două zecimale
montat pe un dispozitiv special construit; pentru compoziţia chimică a materialului s-au utilizat
spectrometrul Foundry-Master; pentru măsurarea rugozităţii s-a utilizat rugozimetrul Surftronic
3+; şi la măsurarea durităţii s-a utilizate durimetrul universal DIGI-TESTOR 930N.
27

CAPITOLUL 5
CONTRIBUŢII EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE
HIDROFORMARE A ŢEVILOR
5.1. Planificarea cercetărilor experimentale
În cercetarea experimentală privind procesul de hidroformare a ţevilor în formă de T, s-a
ţinut cont de următorii parametri:
- viteza de lucru a poansoanelor axiale;
- presiunea de lucru a contrapoansonului axial;
- coeficientul de frecare mic între semifabricat şi matriţă;
- deformaţie plastică mare pentru materialul semifabricatului;
- duritate mai scazută a materialului conduce la o presiune de lucru mai redusă, şi un
cost mai scăzut pentru realizarea piesei;
- material cu o duritate mai mare necesită o presiune de lucru mare, standul de
hidroformare este mai scump, şi trebuie să utilizăm un multiplicator de presiune;
- semifabricatul ales pentru hidroformat, poate fi tras (laminat), sau obţinut prin
găurire din bară plină, cu ajutorul strungului.
- asigurarea unui sistem de etanşare corespunzător.
Pentru obţinerea unei deformaţii mari în urma procesului de hidroformare pentru ţevi în
formă de T, planul experimental cuprinde două faze de lucru: elaborarea unei strategii de
planificare experimentală şi realizarea experimentelor.
Cercetarea experimentală s-a realizat după un plan experimental de tip în care sunt
consemnaţi trei parametri pe două niveluri de lucru. Parametri luaţi în calcul sunt: materialul
semifabricatului, presiunea de lucru şi sistemul de etanşare.
Măsurarea deformaţiei plastice obţinute la piesele hidroformate în urma procesului de
hidroformare s-a realizat pe direcţie longitudinală şi pe direcţie transversală.
Pentru realizarea cercetărilor experimentale s-a utilizat un plan experimental cu ajutorul
experimentului factorial, în funcţie de trei parametri pe două niveluri, de tip ( . Numărul total
de încercări experimentale care sunt efectuate este opt.
28

În funcţie de deformaţia plastică maximă a materialului ales pentru hidroformare, s-a
conturat opţiunea de obţinere a unei piese în T (Figura V.1.), realizat dintr-un semifabricat de tip
ţeavă rotundă prin procesul de hidroformare. Realizarea unei piese în formă de T, cu o înălţime
maximă de 15 mm. Această piesă obţinută în urma procesului de hidroformare, se debitează în
partea frontală a teului, şi poate fi folosită ca piesă de îmbinare între două conducte de apă
potabilă sau la alimentarea cu gaz.
Figura V.1. Realizarea unei piese hidroformate în formă de T, cu o deformaţie a bulbului de 15
mm; 1 – matriţă de hidroformare; 2; 6 – poansoane axiale ajunse la deplasarea maximă; 3; 5 –
poansoane axiale (nu s-a realizat deplasarea axială); 4 – semifabricatul înainte de procesul de
hidroformare; 7 – piesa obţinută în timpul procesului de hidroformare; 8 – contrapoanson axial;
F ctp – forţă contrapoanson; F a – forţa axială; P i – presiunea internă.
Aceste teuri pot fi realizate în funcţie de cerinţele clientului la diverse unghiuri de îmbinare,
şi la îmbinări pentru conducte de diametre diferite. Procedeul de realizare a teurilor se obţine mai
repede prin hidroformare, faţă de procedeul real de obţinere a teurilor, prin injectare sub
presiune, într-o matriţă închisă.
Planul experimental de tip este prezentat în tabelul V.1.
Tabelul V.1. Parametri procesului de hidroformare
Factori
Parametri procesului de hidroformare
Nivelul de Presiunea interioară
lucru de hidroformare
Sistemul de etanşare Materialul utilizat
N1 P1 S1 - fără garnitură de etanşare M1 - X6CrNiTi18-10
N1 P2 S2 - cu garnitură de etanşare M2 - S355JR
În funcţie de elementele prezentate mai sus după schema planului de experimente se obţine
matricea planului experimental dată în tabelul V.2.
29

Nr.
Det
.
Presiunea
interioară de
hidroformare
Factor Valoarea
Tabelul V.2. Matricea planului experimental
Sistemul de etanşare
Materialul utilizat
Răspunsul procesului
de hidroformare
Factor
Factor
Deformaţia
Etanşare
Material
A [bar] B
C
transversală [mm]
1 P1 1140 S1 fără garnitură M1 X6CrNiTi18-10 Y1 ...
2 P2 1216 S1 fără garnitură M1 X6CrNiTi18-10 Y2 ...
3 P1 550 S1 fără garnitură M2 S355JR Y3 ...
4 P2 500 S1 fără garnitură M2 S355JR Y4 ...
5 P1 702,8 S2 cu garnitură M1 X6CrNiTi18-10 Y5 ...
6 P2 1004 S2 cu garnitură M1 X6CrNiTi18-10 Y6 ...
7 P1 753 S2 cu garnitură M2 S355JR Y7 ...
8 P2 803,2 S2 cu garnitură M2 S355JR Y8 ...
…
…
Nr
crt
N
Material
Diametru
x lungime
material
[mm x
Tabelul V.3. Valorile obţinute ale planului experimental
Etanşare
Presiune
contra –
poanson
[bar]
Grosime
material
[mm]
Raza de
racordare
[mm]
Deplasar
e axială
[mm]
Forţa
axială
[N]
Presiunea
internă de
alimentare [bar]
mm]
min max
1 X6CrNiTi18-10 30x130 Nu 30 1,5 7 24 8054,1 320 1140
2 X6CrNiTi18-10 30x130 Nu 30 1,5 7 30 8591,04 200 1216
3 X6CrNiTi18-10 30x130 Da 30 1,5 7 33 7382,92 250 550
4 X6CrNiTi18-10 30x130 Da 30 1,5 7 25,5 6711,75 230 500
5 S355JR 30x130 Nu 30 1,5 7 22 3758,58 180 702,8
6 S355JR 30x130 Nu 30 1,5 7 23,5 5369,4 120 1004
7 S355JR 30x130 Da 30 1,5 7 35 4027,05 80 753
8 S355JR 30x130 Da 30 1,5 7 25 4295,52 120 803,2
Figura V.2. Piesele obţinute experimental în funcţie de planul experimental (tab. V.3)
În figura V.2 sunt prezentate imagini ale proceselor obţinute după planul experimental din
tabelul V.3. În partea stângă sunt prezentate piesele din oţelul X6CrNiTi18-10, obţinute prin
hidroformare, în funcţie de datele din tabel, iar în partea dreaptă sunt prezentate piesele din oţelul
S355JR obţinute prin hidroformare.
30

5.2. Măsurarea deformaţiei plastice a piesei hidroformate pe direcţie
transversală, în funcţie de unghi
În tabelul V.4. s-au măsurat abaterea de la circularitate în funcţie de diviziune, şi unghi. A
fost măsurată şi grosimea pentru 10 puncte dispuse pe piesă.
La măsurarea deformaţiei pe direcţie transversală s-a realizat o măsurătoare în funcţie de un
număr de 50 de diviziuni care au fost obţinute cu ajutorul hârtiei milimetrice. A doua
măsurătoare a deformaţiei transversale a fost realizată în funcţie de un anumit unghi de înclinare
a piesei hidroformate. A fost efectuată măsurarea grosimii piesei în zona deformată plastic,
pentru a se observa cât de mult se subţiază materialul. Zonele în care materialul îşi micşorează
grosimea sunt zone periculoase şi trebuie evitate.
Cercetările experimentale au fost efectuate la firma S.C. Hydramold S.R.L, cu ajutorul
domnului Conf. Dr. Ing. Chiriţă Constantin, şi a domnului inginer Gheorghe Trofin.
În tabelul V.4. sunt prezentate valorile măsurate pentru abaterea de la circularitate a oţelului
S355JR. Semifabricatul din oţelul S355JR a fost prelucrat prin aşchiere pentru că avea o grosime
de 2,5 mm şi nu reuşeam reuşit să îl deformez plastic, deoarece era nevoie de o presiune de
hidroformare mare. Din motive de siguranţă, materialul a fost prelucrat prin aşchiere cu ajutorul
unui strung, şi i s-a redus grosimea până la 1,5 mm. După prelucrare s-a măsurat abaterea de la
circularitate a profilului semifabricatului cu ajutorul hârtiei milimetrice puse la marginea
semifabricatului pe direcţie transversală, pentru a se vedea dacă nu a suferit deformaţii plastice
după procesul de aşchiere.
În a doua coloană din tabelul V.4, sunt date diviziunile după care a fost făcută măsurătoarea
abaterii de la circularitate. Abaterea de la diviziune pe direcţia transversală a profilului a fost de
la 0,13 mm până la -0,14 mm (coloana a treia din tabel). Abaterea de la circularitate a fost
măsurată pe suprafaţa exterioară a semifabricatului. În coloana patru sunt date valorile nominale
(raza maximă a semifabricatului ţinând cont de abaterea măsurată) ale semifabricatului în funcţie
de măsurătoarea pe diviziune şi în coloana şapte sunt date valorile nominale ale semifabricatului
în funcţie de unghiul de măsurare. Valoarea abaterii unghiulare (coloana şase a tabelului V.4.)
măsurate sunt cuprinse între valorile de 0,98 mm şi -1,96 mm. Grosimea materialului pentru
materialul S355JR este cuprinsă între 1,31 mm şi 1,64 mm (coloana opt din tabel), datorită
prelucrărilor suferite prin aşchiere.
31

Nr
crt
Tabelul V.4. Valorile măsurate pentru abaterea de la circularitate, pentru oţelul S355JR
Diviziune
[mm]
Valoarea
abatere pe
diviziune [mm]
Valoare
nominală
[mm]
Unghi
[⁰ „]
Valoarea abatere
unghiulară [mm]
Valoare
nominală
unghiulară
[mm]
Grosime
măsurată
[mm]
Valoare rază
internă
măsurată [mm]
1 0 0 15 0⁰ 0 15 - -
2 2 0,01 15,01 7⁰30‟ 0,06 15,06 1,64 13,37
3 4 0,02 15,02 15⁰ 0,1 15,1 - -
4 6 0,03 15,03 22⁰30‟ 0,12 15,12 1,53 13,5
5 8 -0,01 14,99 30⁰ 0,12 15,12 - -
6 10 -0,02 14,98 37⁰30‟ 0,08 15,08 1,31 13,67
7 12 -0,03 14,97 45⁰ 0 15 - -
8 14 -0,04 14,96 52⁰30‟ -0,08 14,92 1,41 13,55
9 16 -0,07 14,93 60⁰ -0,17 14,83 - -
10 18 -0,11 14,89 67⁰30‟ -0,28 14,72 1,42 13,47
11 20 -0,13 14,87 75⁰ -0,48 14,52 - -
12 22 -0,14 14,86 82⁰30‟ -0,64 14,36 - -
13 24 -0,11 14,89 90⁰ -0,85 14,15 - -
14 26 -0,13 14,87 97⁰30‟ -1,08 13,92 - -
15 28 -0,12 14,88 105⁰ -1,32 13,68 - -
16 30 -0,07 14,93 112⁰30‟ -1,27 13,73 - -
17 32 -0,07 14,93 120⁰ -1,41 13,59 - -
18 34 -0,06 14,94 127⁰30‟ -1,47 13,53 - -
19 36 -0,05 14,95 135⁰ -1,53 13,47 - -
20 38 -0,03 14,97 142⁰30‟ -1,61 13,39 - -
21 40 -0,02 14,98 150⁰ -1,71 13,29 - -
22 42 -0,01 14,99 157⁰30‟ -1,82 13,18 - -
23 44 -0,02 14,98 165⁰ -1,89 13,11 - -
24 46 0 15 172⁰30‟ -1,93 13,07 - -
25 48 -0,01 14,99 180⁰ -1,95 13,05 - -
26 50 -0,02 14,98 187⁰30‟ -1,96 13,04 - -
27 52 -0,04 14,96 195⁰ -1,95 13,05 - -
28 54 -0,03 14,97 202⁰30‟ -1,92 13,08 - -
29 56 -0,02 14,98 210⁰ -1,88 13,12 - -
30 58 -0,02 14,98 217⁰30‟ -1,69 13,31 - -
31 60 -0,01 14,99 225⁰ -1,32 13,68 - -
32 62 0 15 232⁰30‟ -1,14 13,86 - -
33 64 0,01 15,01 240⁰ 0,98 15,98 - -
34 66 0,02 15,02 247⁰30‟ -0,82 14,18 - -
35 68 0,04 15,04 255⁰ -0,68 14,32 - -
36 70 0,07 15,07 262⁰30‟ -0,56 14,44 - -
37 72 0,13 15,13 270⁰ -0,41 14,59 - -
38 74 0,1 15,1 277⁰30‟ -0,35 14,65 - -
39 76 0,08 15,08 285⁰ -0,21 14,79 - -
40 78 0 15 292⁰30‟ -0,21 14,79 1,64 13,36
41 80 -0,03 14,97 300⁰ -0,19 14,81 - -
42 82 -0,07 14,93 307⁰30‟ -0,17 14,83 1,53 13,4
43 84 -0,07 14,93 315⁰ -0,16 14,84 - -
44 86 -0,07 14,93 322⁰30‟ -0,14 14,86 1,31 13,62
45 88 -0,06 14,94 330⁰ -0,27 14,73 - -
46 90 -0,06 14,94 337⁰30‟ -0,08 14,92 1,41 13,53
47 92 -0,06 14,94 345⁰ -0,05 14,95 - -
48 94 -0,04 14,96 352⁰30‟ -0,02 14,98 1,42 13,54
32

Figura V.3. Abaterea de la circularitate a oţelului S355JR
În fig. V.3 este dată abaterea de la circularitate a oţelului S355JR. Abaterea de la
circularitate a fost măsurată cu ajutorul unui comparator digital, cu precizie de două zecimale în
două moduri: în funcţie de diviziunile de pe diametrul exterior, şi în funcţie de unghiul măsurat.
S-au realizat un număr de 48 de măsurători pe direcţie transvresală, din două în două diviziuni,
din 7⁰30‟ în 7⁰30‟. Abaterea de la circularitate a oţelului S355JR au fosr realizate după datele
experimantale din tabelul V.4.
În ultima coloană a tabelului V.4 sunt date valorile razei interioare a semifabricatului în
funcţie de grosimea peretelui ţevii.
Figura V.4. Abaterea de la circularitate a oţelului X6CrNiTi18-10
În figura V.4 se observă abaterea de la circularitate a semifabricatului din oţelul
X6CrNiTi18-10 după procesul prelucrare prin aşchiere. Abaterea de la circularitate a oţelului
X6CrNiTi18-10 a fost realizată după datele experimentale din tabelul V.5.
În continuare s-au realizat tabele cu valorile experimentale măsurate pentru deformaţia
transversală a celer opt piese din planul experimental. Au fost realizate 50 de măsurători atât
pentru diviziunile date de hârtia milimetrică, cât şi 50 de măsurători pentru unghiul de înclinare
al piesei.
33

Figura V.5. Deformaţia transversală pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără garnitură
de etanşare la o presiune interioară de alimentare de 320 [bar].
În figura V.5 este dată deformaţia transversală pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără garnitură de
etanşare la o presiune interioară de alimentare de 320 [bar]. În figură se observă cum piesa s-a
fisurat la presiunea interioară, în partea dreaptă, în zona de cavitaţie a matriţei. Deformaţia
transversală pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără garnitură de etanşare la o presiune interioară de
alimentare de 320 bar a fost realizat după datele experimentale din tabelul V.6.
Semifabricatul a fost lubrifiat pe suprafaţa exterioară cu vaselină grafitată pentru a reduce
coeficientul de frecare dintre semifabricat şi matriţă.
Semifabricatul de tip ţeavă a fost introdus în matriţa de hidroformare şi s-a etanşat la ambele
capete cu ajutorul garniturilor de etanşare prin asamblare cu strângere prin contact metal pe
metal. După ce s-a etanşat a fost alimentat cu fluid de lucru până la o presiune interioară de 320
bar. Presiunea interioară a fluidului de lucru a crescut pe parcursul hidroformării de la presiunea
de 320 bar până la presiunea de 1140 de bar, până s-a fisurat ţeava. Presiunea fluidului de lucru a
fost crescută în timpul procesului de hidroformare. Presiunea a crescut în funcţie de gradul de
deformare plastică a materialului şi de deplasarea axială a cilindrilor hidraulici.
Au fost realizate mai multe încercări ale procesului de hidroformare cu diferiţi parametri de
lucru. A fost întâi modificată presiunea interioară de alimentare pentru a se observa dacă se
obţine o deformaţie plastică cât mai mare. Dacă presiunea de alimentare era prea mică
semifabricatul nu se deforma plastic foarte mult şi începea să se încreţească. Dacă presiunea de
alimentare creştea foarte mult semifabricatul se fisurează mai repede fără a mai ajunge la o
deformaţie plastică mare.
34

Forţa axială a fost crescută treptat pe tot parcursul procesului de hidroformare până la
presiunea maximă a instalatiei de hidroformare de 700 bar. Forţa axială a fost controlată manual
cu ajutorul unui drosel de reglare a presiunii (supapă proportională de reglare a presiunii).
Au fost realizate încercări pe semifabricate de diferite grosimi la procesul de hidroformare.
După realizarea procesului de hidroformare în funcţie de grosime s-a constatat că atunci când
grosimea materialului este mică, semifabricatul se fisurează mai repede şi nu se mai obţine o
deformaţie mare în urma procesului de hidroformare. Când semifabricatul are o grosime mare nu
reuşeşte să se deformeze foarte mult deoarece îi trebuie o presiune interioară mare. Prentru a
obţine o presiune mare de lucru în interiorul semifabricatului se utilizează un multiplicator
hidraulic. Semifabricatul utilizat la procesul de hidroformare a ţevii a fost obţinut prin operaţia
de aşchiere dintr-un semifabricat cu o grosime mai mare. Semifabricatul a fost prelucrat prin
aşchiere pentru că instalaţia hidraulică de hidroformare nu poate depăşi presiunea de
hidroformare de 700 bar. Dacă se utilizează o presiune mai mare de lucru există riscul să se
spargă furtunele de alimentare şi să se producă accidente de muncă. Pentru a evita acest lucru a
fost micşorată grosimea semifabricatului prin operaţia de aşchiere.
În timpul procesului de hidroformare pentru presiunea internă s-a utilizat ca fluid de lucru
uleiul hidraulic H46.
În figurile V.13.a), V.13.b), V.13.c), V.13.d), V.13.e), V.13.f), V.13.g), V.13.h) sunt
ilustrate marjele de eroare transversală dintre modelul realizat experimental şi cel propus.
- Figura V.13.a) are o diferenţă de 4,49 mm.
- Figura V.13.b) are o diferenţă de 1,58 mm.
- Figura V.13.c) are o diferenţă de 6,04 mm.
- Figura V.13.d) are o diferenţă de 6,03 mm.
- Figura V.13.e) are o diferenţă de 6,1 mm.
- Figura V.13.f) are o diferenţă de 3,72 mm.
- Figura V.13.g) are o diferenţă de 2,06 mm.
- Figura V.13.h) are o diferenţă de 3,17 mm.
Marja de eroare transversală dintre piesele obţinute experimental şi modelul propus a fost
realizat după datele experimentale din tabelul V.14.
35

Nr
crt
Tabelul V.14. Valorile transversale ale pieselor hidroformate şi a modelul propus
Model
propus
[mm]
Valorile măsurate ale pieselor hidroformate [mm]
- - 1 2 3 4 5 6 7 8
1 30 25,51 28,42 23,96 23,97 23,9 26,28 27,94 26,83
2 30,24 25,47 28,46 22,64 23,81 23,67 26,46 27,49 27,01
3 30,97 25,79 28,23 20,66 23,47 23,84 26,34 26,77 26,74
4 32,24 26,46 28,11 18,53 22,87 23,82 26,02 25,6 26
5 31 24,5 29,52 16,77 22,18 23,52 25,25 23,47 24,81
6 25,52 26,55 31,03 15,04 21,05 22,93 23,77 20,55 22,42
7 21,91 24,25 28,52 13,8 19,75 22,11 22,14 18,47 20,35
8 19,47 21,62 25,24 12,93 18,65 20,71 20,35 17,1 19,04
9 17,77 19,35 20,58 12,43 17,74 18,95 18,75 16,14 18,05
10 16,58 17,73 17,95 12,28 17,18 17,56 17,74 15,67 17,39
11 15,77 16,84 16,38 12,22 16,88 16,4 17,18 15,36 17,04
12 15,27 16,17 15,23 12,22 16,63 14,14 16,76 15,26 16,86
13 15,03 15,93 14,62 12,27 16,41 15,62 16,48 15,19 16,73
14 15 15,85 14,5 12,37 16,25 15,57 16,25 15,14 16,62
15 15 15,76 14,44 12,48 16,07 15,52 15,97 15,08 16,44
16 15 15,67 14,38 12,52 15,92 15,49 15,78 15 16,24
17 15 15,56 14,38 12,39 15,72 15,45 15,61 14,88 16,03
18 15 15,52 14,39 12,22 15,55 15,44 15,46 14,71 15,87
19 15 15,45 14,44 12,22 15,39 15,37 15,34 14,46 15,65
20 15 15,39 14,49 12,88 15,25 15,31 15,19 13,96 15,44
21 15 15,35 14,55 13,66 15,11 15,25 15,08 13,91 15,15
22 15 15,31 14,61 14,18 15,01 15,17 15 14,16 15,01
23 15 15,29 14,74 14,64 14,93 15,09 14,96 14,68 14,9
24 15 15,24 14,83 15,08 14,86 15,04 15,21 14,93 15,01
25 15 15,21 14,96 15,04 14,86 14,95 15,15 14,97 15,02
26 15 15 15 15 15 15 15 15 15
27 15 14,72 14,8 15,37 15,2 14,74 15,32 15,06 15,06
28 15 14,77 14,97 15,44 15,32 14,48 15,47 15,13 15
29 15 14,8 15,09 15,35 15,41 14,51 15,54 15,18 14,96
30 15 14,85 15,29 15,21 15,51 14,52 15,64 15,23 14,85
31 15 14,9 15,51 15,01 15,67 14,55 15,78 15,31 14,82
32 15 15,07 15,69 14,95 15,76 14,6 15,93 15,37 14,79
33 15 14,92 15,8 15,86 15,9 14,65 16,07 15,4 14,77
34 15 14,93 15,94 16,58 16,01 14,69 16,18 15,45 14,77
35 15 14,98 16,08 17,03 16,15 14,76 16,3 15,46 14,78
36 15 15 16,2 17,13 16,25 14,86 16,47 15,48 14,82
37 15 15,06 16,35 17,12 16,4 14,94 16,66 15,56 14,88
38 15 15,19 16,47 17,01 16,53 15,05 16,84 15,64 14,96
39 15,03 15,37 16,67 16,89 16,67 15,14 17,16 15,78 15,06
40 15,27 15,58 16,79 17,09 16,84 15,24 17,95 15,93 15,21
41 15,77 15,88 17,01 17,66 17,08 15,39 19,17 16,32 15,58
42 16,58 16,44 17,49 18,51 17,45 15,68 20,43 17,07 16,42
43 17,77 17,18 18,16 19,77 18,17 16,63 21,87 18,2 17,69
44 19,47 18,39 19,21 21,65 19,38 17,87 23,45 19,9 20
45 21,91 20,19 20,36 23,34 20,77 19,15 24,49 22,53 21,79
46 25,52 21,77 22,06 24,64 21,81 20,71 25,44 24,97 23,56
47 31 23,37 24,17 25,39 22,63 22,15 26,1 26,58 24,97
48 32,24 24,3 26,03 25,48 23,22 23,26 26,32 27,56 25,86
49 30,97 25,05 27,35 24,86 23,68 23,98 26,34 28,04 26,23
50 30,24 25,42 27,97 24,68 23,91 24,11 26,28 28,06 26,42
36

a) P1 X6CrNiTi18-10 b) P2 X6CrNiTi18-10
c) P3 X6CrNiTi18-10 d) P4 X6CrNiTi18-10
e) P1 S355JR f) P2 S355JR
g) P3 S355JR h) P4 S355JR
Figura V.13. Marja de eroare transversală dintre piesele obţinute experimental şi modelul propus
37

a
b
c
d
Figura V.14. Diferenţa pieselor hidroformate pe direcţie transversală în funcţie de materialul
utilizat şi de sistemul de etanşare
În figura V.14.a se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie transversală cuprinsă
între 10,51 mm şi 13,42 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar când utilizează
garnitură de eţanşare are o deformaţie transversală cuprinsă între 8,96 mm şi 8,97 mm. Se
observă că garnitura de etanşare micşorează deformaţia plastică a oţelului X6CrNiTi18-10.
De asemenea. figura V.14.b se observă că oţelul S355JR are o deformaţie transversală
cuprinsă între 8,9 mm şi 11,28 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar când utilizează
garnitură de eţanşare are o deformaţie transversală cuprinsă între 12,94 mm şi 11,83 mm. Se
observă că garnitura de etanşare ajută semifabricatul din oţelul S355JR să obţină o deformaţie
mai mare.
În figura V.14.c se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie transversală cuprinsă
între 10,51 mm şi 13,42 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar oţelul S355JR când nu
utilizează garnitură de eţanşare are o deformaţie transversală cuprinsă între 8,9 mm şi 11,28 mm.
Se observă că oţelul X6CrNiTi18-10, are o deformaţie plastică mai mare faţă de oţelul S355JR..
De asemenea, în figura V.14.d se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie
transversală cuprinsă între 8,96 mm şi 8,97 mm când utilizează garnitură de etanşare, iar oţelul
S355JR când utilizează garnitură de eţanşare are o deformaţie transversală cuprinsă între 12,94
mm şi 11,83 mm. Se observă că garnitura de etanşare ajută oţelul S355JR să obţină o deformaţie
plastică mai mare decât oţelul X6CrNiTi18-10.
38

5.3. Măsurarea deformaţiei plastice a piesei hidroformate în lungul axei de
coordonate
În tabelul V.15 sunt prezentate valorile deformaţiei longitudinale a piesei, în zona
hidroformată. Măsurătorile conţin 50 de puncte de obţinute cu ajutorul comparatorului digital.
Acesta are o precizie de două zecimale
Nr crt
Tabelul V.15. Valorile măsurate ale deformaţiei plastice în lungul axei de coordonate,
pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără garnitură de etanşare la o presiune interioară
de alimentare de 320 [bar].
Lungimea Valoarea Valoarea abatere Grosimea Valoarea rază
pe axa Y
[mm]
abatere pe axa
Z [mm]
pe axa Z*** [mm] măsurată
[mm]
internă pe axa Z
[mm]
1 1 0 0 - - -
2 2 0,05 0,01 - - -
3 3 0,18 0,036 - - -
4 4 0,4 0,08 - - -
5 5 0,84 0,168 - - -
6 6 1,51 0,302 - - -
7 7 2,4 0,48 - - -
8 8 3,35 0,67 - - -
9 9 4,33 0,866 - - -
10 10 5,28 1,056 - - -
11 11 6,12 1,224 - - -
12 12 6,89 1,378 - - -
13 13 7,52 1,504 - - -
14 14 8,08 1,616 - - -
15 15 8,52 1,704 - - -
16 16 8,92 1,784 1,29 7,63 1,526
17 17 9,23 1,846 - - -
18 18 9,45 1,89 1,2 8,25 1,65
19 19 9,63 1,926 - - -
20 20 9,74 1,948 1,19 8,55 1,71
21 21 9,82 1,964 - - -
22 22 9,87 1,974 1,19 8,68 1,736
23 23 9,91 1,982 - - -
24 24 9,94 1,988 1,15 8,79 1,758
25 25 9,96 1,992 - - -
26 26 9,99 1,998 1,16 8,83 1,766
27 27 10,01 2,002 - - -
28 28 10,04 2,008 1,15 8,89 1,778
29 29 10,04 2,008 - - -
30 30 10,03 2,006 1,15 8,88 1,776
31 31 9,97 1,994 - - -
32 32 9,89 1,978 1,18 8,71 1,742
33 33 9,73 1,946 - - -
34 34 9,5 1,9 1,45 8,05 1,61
35 35 9,21 1,842 - - -
36 36 8,86 1,772 - - -
37 37 8,41 1,682 - - -
38 38 7,87 1,574 - - -
39 39 7,17 1,434 - - -
40 40 6,31 1,262 - - -
41 41 5,17 1,034 - - -
42 42 3,76 0,752 - - -
43 43 2 0,4 - - -
44 44 0,89 0,178 - - -
45 45 0,27 0,054 - - -
46 46 -0,09 -0,018 - - -
47 47 -0,23 -0,046 - - -
48 48 -0,28 -0,056 - - -
49 49 -0,29 -0,058 - - -
50 50 -0,26 -0,052 - - -
39
Valoarea rază
internă pe axa
Z*** [mm]

Figura V.15. Deformaţia longitudinală pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără
garnitură de etanşare la o presiune interioară de alimentare de 320 [bar].
În figura V.15 oţelul X6CrNiTi18-10, a fost hidroformat fără garnitură de etanşare la o
presiune interioară de alimentare de 320 bar. Presiunea maximă de hidroformare a ajuns la
valoarea de 1140 bar şi o deplasare axială de 24 mm. Deformaţia plastică maximă pe direcţie
longitudunală a semifabricatului a ajuns la valoarea de 10,04 mm. Semifabricatul are o
deformaţie mai pronunţată în partea dreaptă. Deformaţia longitudinală pentru oţelul
X6CrNiTi18-10, fără garnitură de etanşare la o presiune interioară de alimentare de 320 bar a
fost realizat după datele experimentale din tabelul V.15.
Figura V.16. Deformaţia longitudinală pentru oţelul X6CrNiTi18-10, fără garnitură
de etanşare la o presiune interioară de alimentare de 200 [bar].
În figura V.16 oţelul X6CrNiTi18-10, a fost hidroformat fără garnitură de etanşare la o
presiune interioară de alimentare de 200 bar. Presiunea maximă de hidroformare a ajuns la
valoarea de 1216 bar şi o deplasare axială de 30 mm. Deformaţia plastică maximă pe direcţie
longitudunală a semifabricatului a ajuns la valoarea de 13,21 mm. Semifabricatul are o
deformaţie mai pronunţată în partea stângă.
40

Tabelul V.23. Valorile longitudinale ale pieselor hidroformate şi modelul propus
Nr
Crt
Piesă
Propusă
[mm]
Marginea
Semifab.
[mm]
Valorile măsurate ale pieselor hidroformate [mm]
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8
1 15 -15 15 15 15 15 15 15 15 15
2 15 -15 15,05 15,03 15 15,03 15 14,97 15,07 15,13
3 15 -15 15,18 15,13 15,02 15,18 15,01 14,97 15,17 15,33
4 15 -15 15,4 15,34 15,09 15,38 15,04 15,05 15,32 15,6
5 15,07 -15 15,84 15,7 15,26 15,71 15,14 15,23 15,56 15,96
6 15,29 -15 16,51 16,18 15,45 16,2 15,36 15,56 16 16,47
7 15,68 -15 17,4 16,83 15,72 16,85 15,73 16,12 16,96 17,11
8 16,26 -15 18,35 17,7 16,19 17,62 16,29 17,09 19,07 17,96
9 17,1 -15 19,33 18,98 16,96 18,38 16,94 18,86 21,06 19,03
10 18,4 -15 20,28 20,4 19,24 19,08 18,05 20,1 22,62 20,17
11 28 -15 21,12 21,96 21,54 19,65 18,92 20,88 23,8 21,24
12 29,73 -15 21,89 23,38 23,26 20,15 19,55 21,46 24,63 22,23
13 30 -15 22,52 24,54 24,4 20,58 20,07 21,93 25,29 23,09
14 30 -15 23,08 25,5 25,19 21,02 20,72 22,36 25,84 23,77
15 30 -15 23,52 26,26 25,77 21,48 21,46 22,78 26,33 24,26
16 30 -15 23,92 26,91 26,23 21,91 22,19 23,2 26,76 24,6
17 30 -15 24,23 27,39 26,6 22,31 22,75 23,56 27,14 24,82
18 30 -15 24,45 27,72 26,92 22,61 23,13 23,82 27,45 24,94
19 30 -15 24,63 27,96 27,18 22,81 23,37 24 27,65 25,01
20 30 -15 24,74 28,12 27,37 22,92 23,5 24,06 27,76 25,07
21 30 -15 24,82 28,18 27,53 22,95 23,57 24,08 27,8 25,08
22 30 -15 24,87 28,2 27,62 22,94 23,6 24,1 27,8 25,11
23 30 -15 24,91 28,19 27,65 22,91 23,58 24,09 27,75 25,14
24 30 -15 24,94 28,21 27,64 22,86 23,56 24,06 27,74 25,15
25 30 -15 24,96 28,19 27,6 22,84 23,55 24,06 27,7 25,13
26 30 -15 24,99 28,16 27,56 22,85 23,53 24,06 27,71 25,14
27 30 -15 25,01 28,08 27,55 22,88 23,5 24,05 27,7 25,15
28 30 -15 25,04 28,07 27,53 22,9 23,46 24,01 27,66 25,14
29 30 -15 25,04 27,97 27,47 22,9 23,4 23,94 27,6 25,13
30 30 -15 25,03 27,83 27,43 22,87 23,32 23,87 27,52 25,14
31 30 -15 24,97 27,63 27,33 22,75 23,24 23,81 27,41 25,15
32 30 -15 24,89 27,35 27,2 22,54 23,15 23,7 27,21 25,12
33 30 -15 24,73 27,02 27 22,18 23,05 23,54 26,93 25,01
34 30 -15 24,5 26,62 26,76 21,67 22,92 23,31 26,58 24,85
35 30 -15 24,21 26,11 26,44 21,11 22,76 22,96 26,16 24,65
36 30 -15 23,86 25,6 25,94 20,65 22,55 22,51 25,69 24,39
37 30 -15 23,41 24,9 25,3 20,23 22,3 21,94 25,12 23,84
38 30 -15 22,87 24,17 24,48 19,82 22 21,31 24,63 22,66
39 30 -15 22,17 23,33 23,4 19,49 21,65 20,63 23,7 21,04
40 29,73 -15 21,31 22,37 22,18 19,1 21,24 20,1 15,72 20
41 28 -15 20,17 21,3 20,61 18,67 20,81 19,44 15,47 19,29
42 17,1 -15 18,76 20,07 18,84 18,15 20,21 17,97 15 18,72
43 16,26 -15 17 18,83 17,32 17,52 19,55 16,72 14,59 18,15
44 15,68 -15 15,89 17,77 16,14 16,8 18,75 15,94 14,59 17,5
45 15,29 -15 15,27 16,92 15,51 16,11 17,65 15,4 14,58 16,79
46 15,07 -15 14,91 16,24 15,1 15,55 16,57 15,08 14,55 16,13
47 15 -15 14,77 15,73 14,84 15,21 15,86 14,96 14,53 15,62
48 15 -15 14,72 15,37 14,67 14,97 15,44 14,96 14,51 15,24
49 15 -15 14,71 15,14 14,59 14,83 15,2 14,96 14,49 15
50 15 -15 14,74 15,01 14,54 14,71 15,04 14,96 14,47 14,89
41

a) P1 X6CrNiTi18-10 b) P2 X6CrNiTi18-10
c) P3 X6CrNiTi18-10 d) P4 X6CrNiTi18-10
e) P1 S355JR f) P2 S355JR
g) P3 S355JR h) P4 S355JR
Figura V.23. Marja de eroare longitudinală dintre piesele obţinute
experimental şi modelul propus
42

În figurile V.23.a), V.23.b), V.23.c), V.23.d), V.23.e), V.23.f), V.23.g), V.23.h) sunt
ilustrate marjele de eroare longitudinală dintre modelul realizat experimental şi cel propus.
- Figura V.23.a) are o diferenţă de 4,96 mm.
- Figura V.23.b) are o diferenţă de 1,79 mm.
- Figura V.23.c) are o diferenţă de 2,35 mm.
- Figura V.23.d) are o diferenţă de 7,05 mm.
- Figura V.23.e) are o diferenţă de 6,4 mm.
- Figura V.23.f) are o diferenţă de 5,9 mm.
- Figura V.23.g) are o diferenţă de 2,2 mm.
- Figura V.23.h) are o diferenţă de 4,85 mm.
Marja de eroare longitudinală dintre piesele obţinute experimental şi modelul propus a fost
realizat după datele experimentale din tabelul V.23.
a
b
c
d
Figura V.24. Diferenţa pieselor hidroformate pe direcţie longitudinală în funcţie de materialul
utilizat şi de sistemul de etanşare
În figura V.24.a se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie longitudinală cuprinsă
între 10,04 mm şi 13,21 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar când utilizează
garnitură de eţanşare are o deformaţie longitudinală cuprinsă între 12,65 mm şi 7,95 mm. Se
observă că garnitura de etanşare micşorează deformaţia plastică a oţelului X6CrNiTi18-10.
De asemenea. figura V.24.b se observă că oţelul S355JR are o deformaţie longitudinală
cuprinsă între 8,6 mm şi 9,1 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar când utilizează
43

garnitură de eţanşare are o deformaţie longitudinală cuprinsă între 12,8 mm şi 10,15 mm. Se
observă că garnitura de etanşare ajută semifabricatul din oţel S355JR să obţină o deformaţie mai
mare.
În figura V.24.c se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie longitudinală cuprinsă
între 10,04 mm şi 13,21 mm când nu utilizează garnitură de etanşare, iar oţelul S355JR când nu
utilizează garnitură de eţanşare are o deformaţie longitudinală cuprinsă între 8,6 mm şi 9,1 mm.
Se observă că oţelul X6CrNiTi18-10, are o deformaţie plastică mai mare faţă de oţelul S355JR..
De asemenea, în figura V.24.d se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie
longitudinală cuprinsă între 12,65 mm şi 7,95 mm când utilizează garnitură de etanşare, iar oţelul
S355JR când utilizează garnitură de eţanşare are o deformaţie longitudinală cuprinsă între 12,8
mm şi 10,15 mm. Se observă că garnitura de etanşare ajută oţelul S355JR să obţină o deformaţie
plastică mai mare decât oţelul X6CrNiTi18-10.
5.4. Contribuţii privind influenţa rugozităţii piesei după procesul de
hidroformare
În figurile de mai jos sunt prezentate profilele rugozităţilor pentru oţelul X6CrNiTi18-10
înainte şi după procesul de hidroformare. Acestea au fost obinute cu ajutorul rugozimetrului
Softronic 3+.
a
b
Figura V.25. Profilul semifabricatului înainte de procesul
de hidroformare a), şi după procesul de hidroformare b) pentru oţelul X6CrNiTi18-10.
În figura V.25 rugozitatea [325] a fost masurată în lungul piesei pe o distanţa de 2,5 mm, în
5000 de puncte pentru materialul X6CrNiTi18-10. Rugozitatea medie aritmetică Ra este 5,02
.
Procesul de hidroformare a redus rugozitatea suprafeţei hidroformate la jumătate pentru
zona care a fost analizată la 2,56 .
44

Am mai realizat căteva măsurători (vezi anexa 1), în zonele deformate plastic şi valorile sunt
apropiate în toate cazurile.
Prin extrapolare pe baza rezultatelor obţinute formulam concluzia conform căreia procesul
de hidroformare reduce rugozitatea semifabricatului la jumătate după procesul de hidroformare.
Pentru fig. V.26 sunt prezentaţi parametri principali ai rugozităţii pentru oţelul X6CrNiTi18-
10, înainte a) şi după procesul de hidroformare b)..
a
b
Figura V.26. Parametri principali ai rugozităţii pentru materialul
X6CrNiTi18-10, înainte a) şi după procesul de hidroformare b).
5.5. Concluzii
Planificarea cercetărilor experimentale a fost realizată după planul factorial de tip 2 3 , pentru
două materiale oţelul S355JR SR EN 10025-2:2004 şi oţelul X6CrNiTi18-10 SR EN 10088-1,
două sisteme de etanşare (cu garnitură de etanşare şi fără garnitură de etanşare) şi două presiuni
de hidroformare a materialului (P1 şi P2).
În timpul realizării cercetărilor experimentale ale procesului de hidroformare a apărut
fenomenul de încreţire a piesei atunci când presiunea axială a poansoanelor axiale a fost aleasă
prea mare.
La raze mici (de 1 mm şi 4 mm) ale matriţei de hidroformare, semifabricatul se fisurează
mai repede iar deformaţia plastică este mică, decât în cazul utilizării unor matriţe de
hidroformare cu raza de racordare de 7 mm.
La utilizarea materialului X6CrNiTi18-10 este nevoie de o presiune mare de hidroformare
de 1216 bar, pentru ca are o duritate mare de 95 HB.
Deformaţia maximă a semifabricatului pe direcţie transversală este influenţată de fenomenul
de cavitaţie (spatiul gol) dintre semifabricat, matriţa de hidroformare şi contrapoanson.
Semifabricatul utilizat la procesul de hidroformare suferă o deformaţie plastică mai mare în zona
de cavitaţie pentru că materialul este liber (nu are coeficient de frecare), şi se deformează liber
până copiază forma matriţei de hidroformare, micşorându-şi grosimea. Pentru a evita spargerea
materialului în zona de cavitaţie trebuie să se micşoreze coeficientul de frecare dintre
45

semifabricat şi matriţă cu ajutorul unui lubrifiant adecvat.
Zonele de apariţie a încreţirilor au fost cele de la capetele semifabricatului din cauză forţei
mari de comprimare şi în apropiere de deformaţia în formă de T, din zona teşiturilor din
interiorul matriţei de racordare ce frânează deformarea materialului.
Fisurile apărute la semifabricat s-au format în zonele de cavitaţie ale matriţei datoriţă
deplasării libere a materialului semifabricatul micşorându-şi grosimea şi de asemenea în zonele
de contact dintre semifabricat şi contrapoanson.
Rugozitatea R a (abaterea medie pătratică definită ca valoarea medie a înălţimilor punctelor
succesive ale profilului, raportat la linia medie a profilului pe o lungime de referinţă) măsurat cu
ajutorul rugozimetrului Surftronic 3+, înainte şi după procesul de hidroformare.
La semifabricatele cu o duritate ridicată este nevoie de o presiune de hidroformare mare şi
de un echipament de hidroformare care poate aplica o presiune mai mare.
Deformaţia longitudinală obţinută la piesele hidroformate are valori cuprinse între 7,95 mm
şi 13,21 mm. Semifabricatul copiază forma matriţei de hidroformare zonele cele mai solicitate
fiind cele ale razei de racordare dintre semifabricat şi contrapoanson, iar materialul ar trebui să
aibă o deformaţie mai pronunţată.
Pe direcţie transversală, piesa hidroformată are o deformaţie de 8,9 – 13,42, materialul
copiază aproape în întregime forma matriţei. Datorită presiunilor mari de hidroformare apar
ruperi ale materialului în zona de contact a semifabricatului cu contrapoansonul şi în zona de
cavitaţie a matriţei. Zonele critice apar datorită vitezei prea mari a poansoanelor axiale şi datorită
deformaţiei neuniforme a materialului.
Grosimea piesei obţinute după procesul de hidroformare a fost măsurată pe direcţie
transversală şi longitudinală în zona în formă de T deformată. Se observă ca grosimea piesei
deformate în urma procesului de hidroformare nu variază liniar în funcţie de gradul de deformare
al semifabricatului, variaţia grosimii semifabricatului se micşorează cu aproximativ 10%-20%
faţă de grosimea iniţială a semifabricatului, în timpul procesului de hidroformare rugozitatea
semifabricatului scade de la 5,02 , până la 2,56 , ca urmare a unei reorientări a grăunţilor
cristalini în stratul materialuluişi a formării unei structuri noi, mai fine.
La hidroformarea rezultatelor obţinute prin aşchiere interioară a unei ţevi cu grosime mare,
s-a observat variaţii locale ale grosimii ca urmare a aşchierii neuniforme a semifabricatului.
46

CAPITOLUL 6
SIMULAREA VIRTUALĂ A PROCESULUI DE
HIDROFORMARE A ŢEVILOR UTILIZÂND METODA
ANALIZEI CU ELEMENT FINIT
6.2.1. Realizarea modelului tridimensional ce va fi utilizat în analiza cu element finit
Pentru a reduce timpul de lucru şi resursele necesare soft-ului pentru realizarea simulării,
modelul tridimensional utilizat în cazul unui ansamblu trebuie să fie cât mai simplu dar să
respecte caracteristicile modelului real. În momentul de faţă ansamblul procesului de
hidroformare a ţevii, are o structură complexă, iar utilizarea tuturor componentelor ansamblului
în cadrul analizei cu elemente finite necesită un număr destul de mare de iteraţii (figura III.3.).
Pentru simularea procesului de hidroformare s-a realizat un ansamblu simplificat a matriţei
de hidroformare a ţevii. După cum se observă în figura VI.1 ansamblul conţine doar trei părţi
componente dar păstrează toate caracteristicile geometrice reale ale semifabricatului, cât şi ale
matriţei de hidroformare a ţevii.
Figura VI.1. Dispozitiv simplificat de hidroformare a țevilor
1 matrița de hidroformare; 2 contrapoanson; 3 semifabricatul (țeava) pentru hidroformare
Celelalte componente utilizate în ansamblul care s-a realizat iniţial nu mai sunt necesare
deoarece condiţiile ce privesc aplicarea constrângerilor legate de deplasare sau de curgerea
semifabricatului sunt impuse prin intermediul programului de simulare Ansys. Modelarea
tridimensională al matriţei de hidroformare a ţevii, au fost efectuate în cadrul soft-ului de
proiectare Solid Works 2012 [323], [324].
6.2.5. Alegerea discretizării utilizate în Ansys
Pentru corpul matriței şi al contrapoansonului a fost aleasa o discretizare de tip Body Sizing
cu mărimea elementului de 4 mm, iar pentru corpul semifabricatului mărimea elementului a fost
aleasă de 2 mm. La suprafața exterioară a contrapoansonului şi suprafața frontală a
47

contrapoansonului care este în contact cu țeava s-a ales o discretizare de tip Face Sizing cu o
mărime a elementului de 2 mm. Pentru suprafețele interioare ale matriței şi cele două raze de
racordare care sunt în contact cu semifabricatul şi contrapoansonul a fost aleasa o discretizare de
tip Face Sizing cu mărimea elementului de 2 mm (fig. VI.2).
Figura VI.2. Imagine cu discretizări diferite pentru ansamblul matriței de hidroformare.
Discretizarea rețelei obținute pe suprafața de lucru a semifabricatului, conține un număr de
138401 de noduri şi 57437 elemente (semifabricatul are 21804 de noduri şi 3082 elemente;
contrapoansonul are 38041 de noduri şi 8786 elemente; matriţa de hidroformare în formă de T
are 78556 de noduri şi 45569 elemente).
analizei.
6.2.6. Introducerea constrângerilor şi forţelor implicate în proces
În fig. VI.3., este prezentată schema forţelor ce au fost utilizate în cadrul ansamblului supus
Figura VI.3. Presiuni, deplasari şi constrângeri aplicate matriţei de hidroformare. A – matriţă
incastrată (suport fix), B – presiune internă aplicată semifabricatului (țevii), C – deplasare aplicată în
partea stanga a semifabricatului (deplasare pozitiva), D – deplasare aplicată în partea dreapta a
semifabricatului (deplasare negativă).
Matriţei de hidroformare A, i s-au anulat toate gradele de libertate dat suportul fix al
ansamblului realizat. La încastrarea matriței s-a utilizat incastrare de tip Face, şi matrița a fost
incastrată pe toate suprafețele exterioare şi interioare (în total 37 de suprafețe). Matrița nu suferă
nici o deformație, ea rămânând ca un corp rigid.
48

Semifabricatulului B, i s-a aplicat o presiune internă conform cu rezultatele experimentale,
iar acesta se deformează după formă matriţei de hidroformare. La semifabricat presiunea internă
este aplicătă crescător de la 0 MPa până la valoarea reală, aceasta crescând în douazeci de trepte.
Semifabricatul se deformează liber fara ajutorul contrapoansonului, pe toată durata procesului de
simulare.
Pentru semifabricat (țeavă) s-au aplicat două deplasari C şi D. Deplasarea C este pozitivă pe
axa X şi crește în timp de la 0 mm până la valoarea reală a deformaţiilor din planul experimental,
iar deplasarea D este negativă pe axa X şi scade în timp de la 0 mm până la valoarea reală a
experimentului real. Aceste deplasari au rolul de a comprima semifabricatul pe toată durata
procesului de hidroformare, în locul poansoanelor axiale. Contrapoansonului E, i se aplică o
presiune de 3 MPa care are rolul de a prelua deformaţiile plastice ale semifabricatului.
6.3. Optimizarea procesului de hidroformare în funcţie de raza de
racordare a matriţei
Introducerea datelor de intrare pentru analiza cu element finit, a fost aceeasi pentru trei
modele de matriţă cu raze de racordare diferite, după cum urmează:
- Primul model de hidroformare contine matriţă de hidroformare cu două raze de racordare
de 1 mm, şi semifabricatul (Fig VI.4.a.).
- Al doilea model de hidroformare are aceeasi matriţă, cu două raze de racordare de 4 mm
şi semifabricatul (Fig VI.4.b.).
- Al treilea model de hidroformare are aceeasi matriţă, cu două raze de racordare de 7 mm
şi semifabricatul (Fig VI.4.c.).
Figura VI.4.a. Deformaţii totale [mm]. Matriţă
cu raza de racordare de 1 mm.
Figura VI.4.b. Deformaţii totale [mm]. Matriţă
cu raza de racordare de 4 mm.
49

Figura VI.4.c. Deformaţii totale [mm]. Matriţă cu raza de racordare de 7 mm.
Semifabricatul are lungimea de 130 mm şi grosimea semifabricatului de 1 mm. În timpul
simulării procesului de hidroformare se utilizează acelaşi tip de material pentru toate simulările.
Materialul ales pentru semifabricat este oţelul S355JR, iar pentru matriţă este oţelul 1C45.
În timpul procesului de hidroformare se utilizează aceleaşi forte de deplasare a poansoanelor
axiale pentru cele trei matriţe. Presiunea de hidroformare este aceeaşi pentru cele trei matriţe.
În tabelul VI.2., sunt date valori obţinute în urma analizei cu element finit pentru aceeasi
matriţă cu raze diferite de racordare, pentru deformaţia totală şi tensiunea maximă a
semifabricatului.
Tabelul VI.2, Rezultatele deformaţiei totale, şi tensiunea maximă a semifabricatului.
Material Lungime Grosimea Raza de Deformaţii Tensiunea
[mm] peretelui racordare la totale [mm] maximă a
[mm] matriţă
[mm]
semifabricatului
[MPa]
S355JR 130 1 1 27 517,23
S355JR 130 1 4 27 590,23
S355JR 130 1 7 27 592.82
În urma simulărilor efectuate pentru cele trei matriţe de hidroformare cu raze de racordare
diferite s-a obtinut o deformaţie maximă a semifabricatului de 27 mm.
Deformaţia este aceeaşi ca valoare pentru toate cele trei simulări dar diferă forma piesei
hidroformare. A fost analizată deformaţia plastică a piesei hidroformate (deformaţia totală).
În primul caz a matriţei de hidroformare cu raza de racordare de 1 mm, semifabricatul nu
reuşeşte să copieze în întregime forma matriţei de hidroformare.
În a doua simulare a procesului de hidroformare pentru o matriţă cu raza de racordare de 4
mm, semifabricatul reuşeşte să copieze forma matriţei pe aproximativ jumătate din deformaţie
maximă de 27 mm.
În al treilea proces de simulare a hidroformării pentru o matriţă cu raza de racordare de 7
mm, semifabricatul reuşeşte să copieze forma matriţei de hidroformare pe o suprafaţă de
aproximativ 90% din deplasarea maximă.
Tensiunea maximă de spargere a semifabricatului este de 571,23 MPa, pentru matriţa cu
raza de racordare de 1 mm.
50

Pentru matriţa cu raza de racordare de 4 mm, semifabricatul rezistă la o presiune de 590,23
MPa, şi are o deformaţie plastică mai pronunţată.
La matriţa cu raza de racordare de 7 mm, tensiunea maximă de spargere a semifabricatului
ajunge la valoarea de 592,82 MPa, şi are cea mai mare deformaţie plastică, copiind aproape în
intregime forma matriţei.
Din cele trei simulări realizate pentru optimizarea matriţei de hidroformare, în funcţie de
raza de racordare a matriţei, se observă că raza optimă de racordare este de 7 mm.
Matriţa cu raza de racordare de 7 mm are cea mai mare deformare plastică, permite copierea
aproape în întregime a formei matriţei de hidroformare, şi rezistă la o presiune mai mare de
deformare a semifabricatului.
În urma simulării procesului de hidroformare efectuat în analiza cu element s-a evaluat
modul în care se comportă semifabricatele de tip ţeavă rotundă în procesul de hidroformare în
formă de T. Aşa cum s-a arătat în acest subcapitol anterior analiza procesului de hidroformare a
vizat două tipuri de materiale metalice mai des folosite în procesul de hidroformare a ţevilor.
Rezultatele obținute în simularea procesului de hidroformare a unei țevi rotunde în formă de T,
sunt diferite în funcție de tipul materialului ales, prelucrarea semifabricatelor, presiunea de lucru
a contrapoasonului şi de presiunea poansoanelor axiale. S-au efectuat un număr de 8 analize cu
element finit diferenţiate prin două tipuri de material, în funcţie de sistemul de etanşare (cu sau
fără garnitură), şi două presiuni ale fluidului de lucru.
În tabelul VI.3. sunt date deformaţia maximă a semifabricatului, şi tensiunea maximă de
cedare a semifabricatului în funcţie de deplasarea reală a poansoanelor axiale.
Tabelul VI.3. Rezultate experimentale obţinute prin
simularea numerică a procesului de hidroformare
Material Diametru Etanşare Grosimea Deplasarea Deformaţia
x lungime
peretelui maximă semifabricatului
pe
[mmxmm]
[mm] poanson
axial [mm] axa Z [mm]
1 X6CrNiTi18-10 Nu 1,5 12 10,322 444,98
2 X6CrNiTi18-10 Nu 1,5 15 13,799 475,64
3 X6CrNiTi18-10 Da 1,5 16,5 13,244 481,72
4 X6CrNiTi18-10 Da 1,5 12,75 8,3717 439,65
5 S355JR Nu 1,5 11 8,6675 456,84
6 S355JR Nu 1,5 11,75 9,0923 461,42
7 S355JR Da 1,5 17,5 12,393 502,64
8 S355JR Da 1,5 12,5 10,545 473,28
Nr.
Crt.
Tensiunea
maximă a
materialului
[MPa]
Prin analiza procesului de hidroformare în analiză cu element finit s-a urmărit deformaţia
maximă în formă de T, deformarea totală a semifabricatului şi tensiunea maximă de rupere a
semifabricatului. De asemenea s-a analizat comportarea semifabricatului în funcţie de materialul
ales, de sistemul de etanşare şi de presiunea de alimentare.
51

În figura VI.5. este prezentat rezultatul analizei la hidroformare a materialului X6CrNiTi18-
10, alimentat la o presiune interioară de hidroformare de 320 bar, fără garnitură de etanşare.
Figura VI.5. Deformaţia totală pentru materialul X6CrNiTi18-10, la o
presiune interioară de 320 bar, fără garnitură de etanşare.
Deformaţia plastică totală a oţelului X6CrNiTi18-10 este ilustrată pe toată suprafaţa piesei
hidroformate. În figura VI.5 deformaţia plastică maximă este în zona poansoanelor axiale,
urmată de deformaţia în formă de T a piesei hidroformate la contactul cu contrapoansonul.
Valoarea maximă a deformaţiei totale este de 12 mm pe direcţie londitudinală,
Deformaţia din zona maximă deformată în formă de T, este dată de deplasarea maximă a
semifabricatului după axa de coordonate Z în funcţie de curgerea plastică maximă a oţelului
X6CrNiTi18-10 (figura VI.6.). Semifabricatul este alimentat la o presiune interioară de 320 bar
fără garnitură de etanşare. Valoarea deplaasării maxime în zona hidroformată în formă de T este
de 10,322 mm. Deplasarea este dată cu semn nagativ după axa de coordonate Z a programului
Ansys.
Figura VI.6. Deformaţia pe axa de coordonate Z pentru materialul X6CrNiTi18-10,
pentru o presiune interioară de 320 bar, fără garnitură de etanşare.
Tensiunea maximă (echivalentă von-Mises) este ilustrată în figura VI.7 pentru oţelul
X6CrNiTi18-10 alimentat cu o presiune interioară de 320 bar, fără garnitură de etanşare.
Tensiunila maxime periculoase apar în zona razei de racordare a matriţei de hidroformare (unde
52

ni se arată zona de fisurare a materialului) şi la capetele semifabricatului (în zona de încreţire)
datărită comprimării piesei de cilindri axiali.
Figura VI.7. Tensiunea maximă (echivalentă von-Mises) pentru materialul
X6CrNiTi18-10, pentru o presiune interioară de 320 bar, fără garnitură de etanşare.
Tensiunea maximă (echivalentă von-Mises) de fisurare a oţelului X6CrNiTi18-10 are
valoarea maximă de 444,98 MPa.
Piesa analizată în simularea procesului de hidroformare în analiză cu element finit este piesa
numărul unu din tabelul VI.3, cu valorile experimentale obţinute. Toate piesele au fost analizate
în analiză cu element finit (vezi anexa 3), după planul experimental ţinând cont de parametri
utilizaţi la cercetările experimentale (vezi anexa 3).
În realitate zonele periculoase apar în zona de cavitaţie dintre matriţă, semifabricat şi
contrapoanson, sau în zona de contact dintre contrapoanson si semifabricat.
6.5. Compararea modelelor teoretice cu modelele experimentale
În tabelul VI.4. sunt date toate valorile pentru cele opt piese care au fort realizate prin
procesul de hidroformare în funcţie de modelul experimental, şi de simulările virtuale efectuate
în programul de analiza cu element finit Ansys.
Tabelul VI.4. Deformaţie transversală obţinută experimnental şi în analiză cu element finit
Nr
crt
Material Deformaţie plastică
transversală *mm+
Deformaţie plastică transversală
în simulare AEF [mm]
1 X6CrNiTi18-10 10,51 10,322
2 X6CrNiTi18-10 13,42 13,799
3 X6CrNiTi18-10 8,96 13,244
4 X6CrNiTi18-10 8,97 8,3717
5 S355JR 8,9 8,6675
6 S355JR 11,28 9,0923
7 S355JR 12,94 12,393
8 S355JR 11,83 10,545
În urma rezultatelor obţinite pentru piesele realizate experimental şi pentru piesele obţinute
cu ajutorul analizei cu element finit se observă ca deformaţia reală a materialului este apropiată
de deformaţia virtuală.
53

Erorile obţinute între deformaţiile reale şi cele virtuale sunt de aproximativ .
Simularea procesului de hidroformare validează piesele obţinute real.
Valorile deformaţiei plastice transversale sunt cuprinse între valorile 8,96 mm şi 13,42
mm pentru oţelul X6CrNiTi18-10 şi între 8,9 mm şi 12,94 mm pentru oţelul S355JR. Marja de
eroare este de 20% deoarece semifabricatele nu au avut o deformaţie uniformă. În zona de
cavitaţie semifabricatele trebuia să aibă o deformaţie mai pronunţată.
Dat fiind faptul că am definit materialul în Ansys, asta înseamnă că am introdus doar o parte
din proprietăţile materialului, dar nu pe toate cum ar fi fost cazul în care materialul era selectat
din baza de date a programului şi implicit recunoscut de către acesta. De aici apare eroarea mare
pentru că nu a putut fi aproximată deformaţia pe secţiune transversală (modul de aranjare a
grăunţilor în material). Marja de eroare apare datorită faptului că materialul a fost prelucrat prin
aşchiere având o grosime neuniformă, şi din cauza fisurilor produse de cuţitul de debitat în
interiorul semifabricatului. Această deformaţie mai poate apărea şi din cauză că poansoanele
axiale nu au avut o deplasare uniformă, iar materialul a avut o deplasare neuniformă.
Tabelul VI.5. Deformaţie longitudinală obţinută experimnental şi în analiză cu element finit
Nr
crt
Material Deformaţie plastică
longitudinală *mm+
Deformaţie plastică longitudinală
în simulare AEF [mm]
1 X6CrNiTi18-10 10,04 10,322
2 X6CrNiTi18-10 13,21 13,799
3 X6CrNiTi18-10 12,65 13,244
4 X6CrNiTi18-10 7,95 8,3717
5 S355JR 8,6 8,6675
6 S355JR 9,1 9,0923
7 S355JR 12,8 12,393
8 S355JR 10,15 10,545
La deformaţia transversală ilustrată în figura VI.10 se observă că deformaţia trasnversală
obţinută in simularea procesului de hidroformare este mai apropiată de deformaţia reală.
Marja de eroare aici este de .
Figura VI.10. Compararea deformaţiei longitudinale obţinută experimental cu deformaţia
longitudinală obţinută în Ansys
54

La deformaţia longitudinală a pieselor hidroformate după planul experimental deformaţia
este cuprinsă între 7,95 mm şi 13,21 mm pentru oţelul X6CrNiTi18-10, şi între 8,37 mm şi 13,79
mm pentru oţelul S355JR
Figura VI.11. Diferenţa deformaţiei longitudinale dintre X6CrNiTi18-10 şi S355JR obţinută
experimental şi în simularea din Ansys
Se observă că oţelul X6CrNiTi18-10 are o deformaţie mai bună atunci când nu utilizează
garnituri de etanşare, şi o deformaţie mai mică când utilizează garnituri de etanşare.
Oţelul S355JR are o deformaţie mai bună atunci când utilizează garnituri de etanşare.
Marja de eroare între simularea în analiză cu element finit şi cercetările experimentale este
de
6.6. Concluzii
Deplasarea semifabricatului este mai pronunţată atunci când matriţa de hidroformare are o
rază de racordate mare.
La simularea procesului de hidroformare în analiză cu element finit s-au utilizat detele de
intrare de la cercetările experimentale şi sa observat că piesa are o marjă de eroare mai mică pe
direcţie longitudinală. Pe directie transversală piesa hidroformată are o marjă de eroare mai mare
datorată prelucrărilor suferite de semifabricat. Această eroare este mare deoarece în interiorul
semifabricatului s-au produs fisuri în urma prelucrărilor de aşchiere.
Eroarea mai poate fi mare datorită modului de rearanjare a grăunţilor în suprafaţa deformată
a piesei.
La oţelul cu duritate mare nu este nevoie de garnitură de etanşare pentru că materialul se
îmbină cu poansoanele axiale prin strângere. Când se utilizează garnitură de etanşare deformaţia
plastică a semifabricatului cu duritate mare scade.
La oţelul cu duritate mică este nevoie de garnitură de etanşare deoarece semifabricatul nu
reuşeşte să etanşeze foarte bine fluidul de lucru şi se obţin piese cu deformaţii plastice mici.
Odată cu utilizarea garniturilor de etanşare creşte şi deformaţia plastică a piesei hidroformate.
55

CAPITOLUL 7
CONCLUZII
7.1. Contribuţii proprii la rezolvarea temei de cercetare
Cercetările teoretice şi experimentale realizate şi prezentate în cadrul acestei teze de
doctorat, au condus spre obţinerea unor rezultate, care pot fi sintetizate mai jos.
Îndeplinirea obiectivelor stabilite în activitatea ştiinţifică au fost posibile datorită unor
strategii preliminare de abordare a temei bazate pe un studiu documentar. Cererea tot mai mare
de performanţă şi calitate, obţinute prin procedee care se remarcă prin eficienţă, a condus la
studiul procesului de hidroformare a ţevilor. Asupra acestui proces de hidroformare a ţevilor, s-a
realizat un studiu documentar în urma căruia s-a întocmit o sinteză privind stadiul actual al
cercetărilor în domeniul procesului de hidroformare utilizând procedee de deformare plastică
la rece, prezentată în cadrul capitolului II a lucrării de faţă. Studiul anterior amintit prezintă
evoluţia în timp a procesului de hidroformarea ţevilor cu ajutorul unui fluid hidraulic în cadrul
procesului de deformare plastică la rece.
Procesul de hidroformare a ţevilor prin deformare continuă a semifabricatului cu ajutorul
fluidului hidraulic poate fi explicat, dar şi anticipat având la bază studii teoretice dar şi rezultate
experimentale. Principalul obiectiv al acestei teze de doctorat îl constituie prelucrarea
informaţiilor teoretice dar şi experimentale în vederea obţinerii unei piese în formă de T prin
procesul de hidroformare a ţevii.
Condiţia necesară pentru etapele unui proces tehnologic, o constituie realizarea unui plan
experimental pe baza datelor de intrare utilizate în procesul de hidroformare a ţevilor, în urma
căruia se poate realiza piesă în T prin procesul de hidroformare. Procesul tehnologic (procesul de
hidroformare a ţevilor) este considerat a fi un sistem caracterizat prin intrări de natură fizică şi
intrări de natură informaţională. Procesului de hidroformare poate fi explicat, iar rezultatele sale
pot fi anticipate utilizând datele din planul experimental.
Bazele teoretice ale procesului de hidroformare prin deformare plastică a ţevii sub efectul
presiunii mediului fluid au fost evidenţiate în funcţie de analiza defectelor, proiectarea
paremetrilor de proces, metodele empirice şi analitice, metodele numerice, modul de utilizare a
parametrilor necesari procesului de hidroformare, presiunea de hidroformare, caracteristicile
materialului etc.
Contribuţiile teoretice la studiul procesului de hidroformare a ţevilor prezentate în capitolul
56

III, sunt evidenţiate prin analiza sistemică a procesului de hidroformare, proiectarea şi realizarea
constructivă a standului experimental, cât şi modelarea matematică a unor parametri ai
procesului de hidroformare.
Analiza sistemică a procesului de hidroformare prezentată în capitolul amintit anterior, a fost
posibilă prin identificarea şi definirea variabilelor de intrare / ieşire caracteristice sistemului.
Parametrii obţinuţi depind de variabilele de intrare, care conduc la realizarea unei piese în T prin
procesul de hidroformare a unui semifabricat de tip ţeavă. În modelarea matematică, legătura
dintre parametri procesului de hidroformare analizat şi dependenţa calitativă şi cantitativă a
acestora este exprimată în funcţie de relaţiile matematice utilizate între mărimile reprezentate şi
notaţiile adoptate. Analiza sistemică prezentată s-a realizat în funcţie de variabilele de intrare
care sunt implicate în realizarea modelării matematice. În acest mod, s-au evidenţiat variabillele
care pot determina un model matematic ce poate exprima un nume rezultat al sistemului de
hidroformare a ţevii.
Datele utilizate între parametri de intrare şi parametri de ieşire ai sistemului de hidroformare
reprezintă legătura modelului matematic a conexiunilor fizice stabilite între echipamentul de
hidroformare a cărui utilizare face posibilă realizarea procesului, ca metoda tehnologică de
prelucrare prin deformare plastică.
Întreaga cercetare scoate în evidentă deformările plastice care se produc în urma procesului
de hidroformare a ţevii. Procesul de hidroformare al semifabricatelor de tip ţeavă studiază
transformările de natură geometrică care se produc după aplicare procesului de hidroformare la
rece. Prin analiza procesului de hidroformare a ţevilor este analizată deformaţia plastică a unui
semifabricat de tip ţeavă care este deformat plastic la rece cu ajutorul unui fluid hidraulic şi prin
comprimarea axială a semifabricatului cu ajutorul avansului axial. Deformaţia plastică a
semifabricatului în formă de T, este realizată cu ajutorul unui contrapoanson hidraulic, care are
rolul de a prelua deformaţiile periculoase ale semifabricatului în zona maximă de deformare (la
contactul dintre contrapoanson şi semifabricat), pentru a se obţine o piesă cu o precizie şi o
deformatie plastică mare.
Procesul de hidroformare a ţevilor este studiat pentru a obţine o piesă cu o deformaţie
plastică mare, precizie ridicată (semifabricatul trebuie să copieze în totalitate forma matriţei) în
funcţie de parametri intrare şi de funcţionarea echipamentului de hidroformare utilizat.
Demersul analitic utilizat în studiul teoretic se bazează pe ipoteze simplificatoare se
considerat ca variabile independente, doar trei parametri de intrare, anume presiunea de
hidroformare a semifabricatului, tipul materialului analizat şi sistemul de etanşare. Parametri de
răspuns după procesul de hidroformare a ţevii sunt: deformaţia maximă a semifabricatului pe
direcţie longitudinală, deformaţia maximă a semifabricatului pe direcţie transversală în zona
deformată în formă de T, variaţia grosimei semifabricatului în zona deformată plastic în formă de
T şi variaţia rugozităţii semifabricatului pe suprafaţa exterioară a piesei obţinute după procesul
de hidroformare.
57

Deplasarea maximă a avansului axial, este dată de cursa maximă a cilindrilor axiali care
comprimă semifabricatul de tip ţeavă în timpul procesului de hidroformare a ţevii. Deplasarea
cilindrilor axiali creşte în funcţie de deformaţia plastică a materialului, presiunea de
hidroformare a semifabricatului şi de raza de racordare a matriţei de hidroformare. Piesa obţinută
în timpul procesului de hidroformare are o deformaţie plastică mare atunci când materialul ales
pentru semifabricat are o comprimare axială mare, şi o deformaţie plastică pronunţată, pe
parcursul procesului de hidroformare.
Deformaţia maximă a semifabricatului pe directie longitudinală depinde de cursa maximă a
avansului axial, presiunea de hidroformare a semifabricatului, coeficientul de frecare dintre
semifabricat şi matriţa de hidroformare, deplasarea contrapoansonului axial şi de raza de
racordare a matriţei de hidroformare. Raza de racordare a matriţei de hidroformare trebuie să fie
cât mai mare pentru a evita spargerea materialului şi obţinerea unor piese necorespunzătoare.
Deformaţia maximă a semifabricatului pe direcţie transversală este influenţată de cavitaţia
(spatiul gol) dintre semifabricat, matriţa de hidroformare şi contrapoanson. Semifabricatul
utilizat la procesul de hidroformare suferă o deformaţie plastică mai mare în zona de cavitaţie
pentru că materialul este liber (nu are coeficient de frecare), şi se deformează liber până copiază
forma matriţei de hidroformare, micşorându-şi grosimea. Pentru a evita spargerea materialului în
zona de cavitaţie trebuie să micşorăm coeficientul de frecare dintre semifabricat şi matriţă cu
ajutorul unui lubrefiant adecvat.
Parametrul de evaluare a rugozităţilor R a (abaterea medie pătratică) care, este definit ca
valoarea media a înălţimilor punctelor succesive ale profilului, raportat la linia medie a profilului
definită pe o lungime de referinţă a fost măsurată cu ajutorul rugozimetrului Surftronic 3+,
înainte şi după procesul de hidroformare pentru a se vedea cât de mult se modifică rugozitatea
exterioară a semifabricatului după procesul de hidroformare.
Cercetarea experimentală are la bază o metodologie de lucru care foloseşte o serie de
echipamente de aplicare a procesului de hidroformare a ţevii şi de măsurare a parametrilor care
evaluează modificările de formă ale piesei obţinute în urma procesului de hidroformare.
Cercetarea experimentală este efectuată după o planificarea experimentală, ce are rolul de
a obţine cât mai multe rezultate cu realizarea unui număr mic de experimente. Realizarea
cercetărilor experimentale s-a desfăşurat conform unui plan factorial complet care urmăreşte
centralizarea, deformaţia longitudinală a semifabricatului în timpul procesului de hidroformare,
deformaţia transversală a semifabricatului în urma procesului de hidroformare, grosimea şi
rugozitatea piesei în zona deformată după procesul de hidroformare.
Atât cercetarea teoretică cât şi cercetarea experimentală efectuată asupra procesului de
hidroformarea a ţevilor au condus la publicarea lor în reviste ştiinţifice naţionale şi
internaţionale. Astfel, teoretic şi experimental s-a demonstarat că o creştere a avansului axial al
cilindrilor hidraulici conduce la o creştere a deplasării obţinute de semifabricatul cu o deformaţie
plastică mare. La semifabricatele din oţel cu o duritate ridicată este nevoie de o presiune de
58

hidroformare mare şi de un echipament de hidroformare mai scump.
Pentru efectuarea cercetărilor experimentale s-au utilizat un dispozitiv de măsurare a
deformaţiilor longitudinale, transversale şi a grosimii piesei după procesul de hidroformare,
dispozitiv aflat în dotarea catedrei de Maşini Unelte şi Scule, dar şi echipamentul de măsurare a
rugozităţii (rugozimetrul Surftronic 3+) aflat în dotarea caterdrei de Tehnologia Construcţiilor de
Maşini, de la Facultatea de Construcţii de Maşini şi Management Industrial, spectrometrul
Foundry-Master pentru analiza chimică, durimetrul universal DIGI-TENSOR 930N şi presa de
comprimat semifabricatul pe direcţie transversală, aflate în dotarea Facultăţii de Stiinţa şi
Ingineria Materialelor.
Pentru efectuarea cercetărilor experimentale privind hidroformarea ţevilor, s-a utilizat un
stand experimental pentru hidroformarea ţevilor, alcătuit dintr-o matriţă de hidroformare în
formă de T, o presă de 70 tone forţă, o sursă hidraulică de acţionare de 700 bar, şi o instalaţie
hidraulică de hidroformare, aflate la deparmamentul DISAHP.
Cercetările experimentale realizate au vizat măsurarea deformaţiei plastice a piesei
hidroformate pe direcţie transversală în funcţie de unghi, măsurarea deformaţiei plastice a piesei
hidroformate pe direcţie longitudinală şi rugozitatea înainte şi după procesul de hidroformare şi
variaţia de grosime.
Planificarea cercetărilor experimentale a fost realizată după un plan experimental care
conţine trei factori de lucru, la două niveluri de funcţionare de tip factorial 2 3 . Factorii de lucru
utilizaţi sunt: materialul semifabricatului (oţelul S355JR SR EN 10025-2:2004 [364] şi oţelul
X6CrNiTi18-10 SR EN 10088-1), sistemul de etanşare (cu sistem de etanşare şi fără sistem de
etanşare) şi presiunea de hidroformare a semifabricatului (P1 şi P2).
Semifabricatul copiază forma matriţei de hidroformare, are o deformaţie plastică mare, iar în
zonele razei de racordare dintre semifabricat şi contrapoanson, materialul ar trebui să aibă o
deformaţie mai pronunţată.
Pe direcţie transversală, piesa hidroformată are o deformaţie mai pronunţată, materialul
copiază aproape în întregime forma matriţei. Datorită presiunilor mari de hidroformare apar
ruperi ale materielului în zona de contact a semifabricatului cu contrapoansonul şi în zona de
cavitaţie a matriţei. Zonele critice apar datorită vitezei prea mari a poansoanelor axiale şi datorită
deformaţiei neuniforme a materialului.
Grosimea piesei obţinute după procesul de hidroformare a fost măsurată pe direcţie
transversală şi longitudinală în zona în formă de T deformată. Se observă ca grosimea piesei
deformate plastic în urma procesului de hidroformare nu variază liniar în funcţie de gradul de
deformare al semifabricatului. Semifabricatul poate avea grosime variabilă datorită prelucrărilor
de micşorare a grosimii prin operaţia de aşchiere pe suprafaţa interioară.
Măsurarea deformatiei plastice a piesei hidroformate pe direcţie transversală, pe direcţie
longitudinală şi variază grosimea piesei hidroformate după procesul de hidroformare au fost
măsurate cu ajutorul unui comparator cu cadran cu precizie de două zecimale după virgulă.
59

Rugozitatea semifabricatului înainte şi după procesul de hidroformare a fost măsurată cu
ajutorul rugozimetrului Surftronic 3+, în zona deformată plastic în formă de T. După compararea
celor două valori ale rugozităţii se observă că rugozitatea înainte de procesul de hidroformare
este dublă faţă de rugozitatea după procesul de hidroformare (rugozitatea materialului
X6CrNiTi18-10 înainte de hidroformare 5,02 şi după procesul de hidroformare 2,56 ).
Rugozitatea îşi păstrează aceleaşi ordine de mărime deoarece coeficientul de frecare dintre
semifabricat şi matriţă este mic.
Simularea virtuală a procesului de hidroformare a ţevilor utilizând metoda analizei cu
element finit prezentată în capitolul VI, a fost realizată prin alegerea unui soft de analiză cu
element finit, care a permis introducerea parametrilor de intrare, optimizarea procesului de
hidroformare în funcţie de raza de racordare a matriţei de hidroformare, realizarea procesului de
hidroformare în analiză cu element finit în funcţie de datele de utilizate la cercetările
experimentale, interpretarea rezultatelor şi validarea modelelor teoretice cu modelele
experimentale.
Softul de analiză cu element finit utilizat la procesul de hidroformare a ţevilor a fost Ansys
14.5. Acest program de analiză cu element finit a fost utilizat la simularea hidroformării ţevilor
pentru că este un program complex care poate simula aproape orice fenomen fizic, cum ar fi:
transferul termic, deformarea plastică a unui material, câmpul magnetic, curgerea unui fluid, etc.
Cu ajutorul programului a fost studiată deformaţia plastică totală a semifabricatului, tensiunea
maximă de spargere a materialului şi deformarea plastică a semifabricatului în zona deformată în
formă de T.
Modelul tridimensional al matriţei de hidroformare a fost realizat cu ajutorul programului de
proiectare Solid Works 2012, apoi a fost importat în programul de analiză cu element finit sub
forma unui fişiei de tip parasolid_x_t. Datele de intrare au fost cele care au utilizate în cercetările
experimentale. Prima dată s-a introdus modelul tridimensional simplificat, s-au definit
proprietăţile reale ale materialelor care au fost utilizate în cercetările experimentale, s-au
constrâns suprafeţele exterioare şi interioare ale matriţei de hidroformare, s-a definit deplasarea
axială de la capetele semifabricatului, presiunea internă a contrapoansonului şi presiunea internă
a fluidului de hidroformare utilizată după datele folosite la cercetarea experimentală.
În timpul simulării procesului de hidroformare prin analiza cu element finit s-a efectuat o
optimizare a procesului de hidroformare în funcţie de raza de racordare a matriţei de
hidroformare. Pentru optimizarea procesului de hidroformare s-au ales trei raze de racordare
pentru matriţa de hidroformare (matriţă cu raza de racordare de 1 mm, matriţă cu raza de
racordare de 4 mm şi matriţă cu raza de racordare de 7 mm). La optimizarea procesului de
hidroformare în funcţie de raza de racordare a matriţei de hidroformare se observă că pentru o
matriţă cu raza de racordare de 7 mm, semifabricatul are o deformaţie plastică pronunţată,
materialul copiază aproape în întregime forma matriţei de hidroformare, iar zone critice de
rupere ale materialului sunt mari în zona de contact dintre semifabricat şi contrapoanson.
Modelele teoretice obţinute în urma simulării procesului de hidroformare prin analiză cu
60

element finit după datele de intrare folosite la măsurătorile reale ale cercetărilor experimentale au
o marjă de eroare de %, faţă de cercetările experimentale reale, pentru toate cele opt piese
analizate în urma planului experimental. Dată fiind marja de eroare de %, modelul teoretic
(obţinut în urma simulării procesului de hidroformare în analiză cu element finit) validează
modelul experimental al procesului de hidroformare.
***
Diseminarea rezulatelor experimentale, obţinute după realizarea cercetărilor teoretice şi
experimentale în cadrul perioadei doctorale sa făcut prin publicarea unor lucrări ştiinţifice în
revistele de specialitate. În urma cercetărilor efectuate asupra procesului de hidroformare au fost
publicate în calitate de autor şi de coautor următoarele lucrări:
Văceanu Bogdan Constantin, Model conceptual privind simularea hidroformãrii ţevilor în
analizã cu element finit, Workshop „Tendinţe şi cerinţe de interdisciplinaritate în cercetare.
Prezentarea rezultatelor obţinute de doctoranzi”. Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din
Iaşi, 25 ianuarie 2013. Proiect Studii Doctorale pentru Performanţe Europene în Cercetare şi
Inovare CUANTUMDOC -POSDRU/107/1.5/S/79407, Editura POLITEHNIUM IAŞI ISBN
978-973-621-408-0, pagina 47.
Văceanu Bogdan Constantin, Nagîţ Gheorghe, Huian Vasile, Analisys and optimization of
a T-shaped hydroforming die based on its connection radius, The 17th International
Conference ,,TEHNOMUS‟‟, New Technologies and Products in Machine Manufacturing
Technologies, edited by: Department of Mechanics and Technologies, Faculty of Mechanical
Engineering, Mechatronics and Management, Ştefan cel Mare University of Suceava, România.
Editura Universităţii Ştefan cel Mare din Suceava, No. 20 – 2013, 17-18 May 2013, ISSN-1224-
029X. Vol. 1, pag 209-214.
Văceanu Bogdan Constantin, Nagîţ Gheorghe, Huian Vasile, Experimental researches
upon changes of a pipe’s roughness after hydroformation. Lucrare publicată în volumul
Innovative Manufacturing Engineering, editura Trans Tech Publications, ISBN-13: 978-3-
03785-786-1, în domeniul, Applied Mechanics and Materials, ISSN: 1660-9336, Vol. 371, pp
111-115, în cadrul International Conference on Innovative Manufacturing Engineering, ,,IManE
2013‟‟, 23-24 mai, Iaşi, România.
Nistoroschi Giorgiana, Văceanu Bogdan, Chirileanu Marius, Slătineanu Laurenţiu -
"Thermal changes at laser beam machining", Vol. conferinţei internaţionale „Modern
Technologies, Quality and Innovation - ModTech 2011”, Volumul 2, 25-27 Mai 2011, Vadul lui
Vodă, Chişinău, Republica Moldova
Popescu Aristotel, Nistoroschi Giorgiana, Văceanu Bogdan Constantin - "Enhanced heat
transfer in solar panels", Volumul conferinţei naţionale cu participare internaţională
TERMOTEHNICA - Thermal Engeneering Thermotechnique, Revista SOCIETĂŢII ROMÂNE
A TERMOTEHNICIENILOR, 26-28 Mai 2011, Craiova, România
Chiriţă Constantin, Văceanu Bogdan, Nagâţ Gheorghe, Grama Andrei - "Study on the
61

deformation occurring in the process of hydroforming", Proceedings of International salon of
hydraulics, pneumatics, tools, sealing elements, fine mechanics, specific electronic equipment &
mecatronics, 19th Edition HERVEX 2011 (Simposyum, Exhibition, Brokerage), Călimăneşti -
Căciulata, 9-11 Noiembrie 2011
Huian Vasile, Călăraşu Doru, Văceanu Bogdan, Nenerică Vasile - "Rezults obtained by
numerical simulation for a hydraulic system with secondary regulation“, Proceedings of The
16th International Conference Modern Technologies, Quality and Innovation – ModTech 2012,
Iaşi-Chişinău-Belgrad, 24-26 Mai, 2012 Sinaia, România,
Huian Vasile, Doru Călăraşu, Văceanu Bogdan, Nenerică Vasile, A behavior study of an
adjustable hydraulic driving system with secondary conrtol subjected to load variations.,
Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi“,Tomul
(lxiii), fasc. 2, secţia construcţii de maşini, 2013.
Mihai Dumitru (coord.), Barbu Aurelia, Ştefan Mihai, Mihai Tudoriţa, Corăbieru Petrică,
Corăbieru Anişoara, Vasilescu Dan Dragoş, Iacob Mihaela, Proţăilă Anton, Florea Costel Dorel,
Butnaciuc Dorel, Popa Ionuţ, Văceanu Bogdan, Abdulla Ibn Omer Mohamed, Abugussaissa
Mohamed, Cercetări privind îmbunătăţirea tehnologiei de fabricaţie a unor ţevi cu pereţi subţiri
din industria petrolieră, editura PIM, an 2007, Iaşi, ISBN: 978-973-716-785-9.
Mihai Dumitru (coord.), Mihai Tudoriţa, Văceanu Bogdan Constantin, Popa Ionuţ Ciprian,
Chelu Loredana, Popescu Ştefan Ciprian, Introducere în Microsoft Word şi MDT, editura StudIS,
an 2010, Iaşi, ISBN: 978-606-8018-205-6.
Enculescu Eugen, Paraschiv Dragoş, Mihai Dumitru, Enculescu Doiniţa, Vrabie Vlad,
Văceanu Bogdan Constantin, Nenerică Vasile Gabriel, Rotariu Constantin, Lungu Sergiu,
Iacoban Sorin Avram, Antonescu Ion, Nuţu Gelu, Popa Sorin, Huian Vasile, Cercetări privind
creşterea capacităţii de tăiere a organelor active de la maşinile de recoltat cereale, plante
tehnice şi furajere, editura StudIS, an 2011, Iaşi, ISBN: 978-606-8018-179-5.
7.2. Concluzii finale
Studiul procesului de hidroformare a ţevilor prin deformare plastică la rece prezintă o serie
de avantaje precum:
‣ Realizarea unor piese complexe prin deformaţie plastică la rece
‣ Reducerea timpului de lucru datorită micşorării numărului de operaţii de prelucrare
‣ Procesul de hidroformare poate fi utilizat în multe domenii de lucru: autovehicule
rutiere, aviaţie, telecomunicaţii, industria alimentară, etc.
‣ Reduce preţul pe produs fabricat datorită numărului mic de operaţii de prelucrare.
‣ Reduce greutarea pieselor obţinute prin procesul de hidroformare, faţă de aceleaşi
piese obţinute prin alte procedee de prelucrare cum ar fi: două sau trei operaţii de
ambutisare, sudare, etc.
62

Procesul de hidroformare a ţevilor s-a analizat în funcţie de proprietăţile fizice, proprietăţile
chimice, proprietăţile mecanice, grosimea materialului, şi în funcţie de deformaţia plastică a
materialului. Cercetările au fost dezvoltate în funcţie de raza de racordare a matriţei de
hidroformare, pentru un semifabricat de tip ţeavă. Studiul procesului de hidroformare a fost
analizat în funcţie de zonele critice ale semifabricatului, modul de etanşare a semifabricatului,
caracteristicile funcţionale şi dimensionale ale matriţei de hidroformare, coeficientul de frecare,
zonele în care apar defectele, parametri care variază în timpul funcţionării, etc.
A fost realizată proiectarea constructivă a standului experimental cu ajutorul analizei valorii.
Diagrama de idei a fost realizată ţinând cont de forma matriţei de hidroformare, de fluidul de
lucru utilizat şi de modul de acţionare a echipamentului de hidroformare. Pentru alegerea
variantei optime a echipamentului de hidroformare s-a ţinut cont de criteriile de apreciere
(posibilitatea de a realiza uşor hidroformarea cu ajutorul unui multiplicator de presiune; să
prezinte siguranţă mare în timpul utilizării echipamentului; simplu din punct de vedere
constructiv – funcţional şi tehnologic; şi realizarea procesului de hidroformare cu încălzirea
fluidului de lucru). Echipamentul a permis obţinerea unor deformaţii longitudinale de 13,21 mm,
deformaţii transversale de 13.42 mm, forţe de 8561,04 N, presiuni de hidroformare de 1216 bar
şi deplasări ale poansoanelor axiale de 35 mm
S-a realizat matricea planului experimental pentru piesele obţinute prin procesul de
hidroformare în funcţie de factorii de intrare ai procesului de hidroformare.
Simularea procesului de hidroformare s-a efectuat în funcţie de parametri de intrare utilizaţi
la măsurătorile experimentale pentru toate cele opt piese analizate.
7.3. Direcţii viitoare de cercetare
În urma cercetărilor teoretice şi practice efectuate asupra procesului de hidroformare a
semifabricatului de tip ţeavă, s-au conturat următoarele direcţii de cercetare:
‣ Studierea procesului de hidroformare în funcţie de tipul fluidului de lucru şi de
gradul de comprimare al fluidului.
‣ Realizarea unei noi metode de închidere a matriţei de hidroformare care nu utilizează
cilindru hidraulic pentru închidere.
‣ Analiza procesului de hidroformare asistată de modificarea temperaturii fluidului de
lucru sau a semifabricatului.
‣ Studierea evoluţiei durităţii înainte şi după procesul de hidroformare pentru
semifabricatului utilizat la procesul de hidroformare.
‣ Obţinerea unui echipament de hidroformare care să poată deforma semifabricate cu
grosimi diferite, care să poată evita zonele de cavitaţie si menţinerea o creştere
constantă a presiunii de hidroformare.
63

BIBLIOGRAFIE
SELECTIVĂ
7 ALASWAD A., OLABI A. G., Analytical comparison of simple and bi-layered tube hydroforming
systems using finite element method, 2011.
18 AUE-U-LAN Y., ESNALOA J. A. et all, Warm forming magnesium, aluminum tubes, THE
FABRICATOR, October 3, 2006.
24 AYDEMIR A., VREE J. H. P., et all, An adaptive simulation approach designed for tube
hydroforming processes, J. Mater Process Technol 159 (2005), pp. 303–310.
39 BING L., NYET J., METZGER D., Multi-objective optimization of forming parameters for tube
hydroforming process based on the Taguchi method, The International Journal of Advanced
Manufacturing Technology, 2006.
51 CASEIRO J. F, VALENTE R. A. F., ANDRADE CAMPOS A., NATAL JORGE R. M., On a new
optimization approach for the hydroforming of detects-free tubular metallic parts, 2011.
52 CERETTI E., BRAGA D., GIARDINI C., Optimization of process parameters and part geometry
for high diameter tube hydroforming, International Journal of Material Forming, 2010.
128 HWANG Y. M., CHEN B. H., CHANG W. C., Adaptive simulations of T-shape tube hydroforming
processes, Materials Science Forum Vol. 614 (2009) pp. 129-134.
181 KWAN C. T., LIN F. C., Investigation of T-shape tube hydroforming with finite element method, Int
J Adv Manuf Technol (2003) 21: pp. 420–425, Springer-Verlag, London.
196 LI B., NYE T. J., METZGER D. R., Multi-objective optimization of forming parameters for tube
hydroforming process based on the Taguchi method, The International Journal of Advanced
Manufacturing Technology, 2006, Volume 28, Numbers 1-2, pp. 23-30.
257 OLABI A. G., ALASWAD A., Experimental and finite element investigation of formability and
failures in bi-layered tube hydroforming, Advances in Engineering Software, Volume 42, Issue 10,
October 2011, pp. 815-820.
267 PRASAD VARMA N. S., NARASIMHAN R., LUO A. A., SACHDEV A. K., An analysis of
localized necking in aluminium alloy tubes during hydroforming using a continuum damage model,
International Journal of Mechanical Sciences 49 (2007) pp. 200–209.
272 RAY P., MAC DONALD B. J., Intelligent control of tube hydroforming processes using finite
element analysis, 2011.
300 SUN X., SMITH L. M., External heating closed-volume thermally activated tube forming: A
fundamentally new approach for hydroforming thick-walled tubes, Journal of Manufacturing
Processes, Volume 12, Issue 2, August 2010, pp. 63-66.
307 TANG Z., LIU G., HE Z., YUAN S., Wrinkling behavior of magnesium alloy tube in warm
hydroforming, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Volume 20, Issue 7, July 2010,
pp. 1288-1293.
324 VĂCEANU B. C., NAGÎŢ Gh., HUIAN V., Analisys and optimization of a T-shaped hydroforming
die based on its connection radius, The 17 th International Conference ,,TEHNOMUS‟‟, New
Technologies and Products in Machine Manufacturing Technologies, Ştefan cel Mare University of
Suceava, România. No. 20–2013, 17-18 May 2013, ISSN-1224-029X. Vol.1, pp. 209-214.
325 VĂCEANU B. C., NAGÎŢ Gh., HUIAN V., Experimental research on modification of a pipe
roughness of hydroforming process, Imane 2013.
64