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Hidroconformado

Fernando Ohárriz

OPTIMUS CONSULTING SL

www.optimusconsulting.es 2

Indice

Qué es el Hidroconformado

Tipos de Hidroconformado

Materiales

Mapa de aplicaciones

Detalle de aplicaciones

Ejemplo real automoción.

Consideraciones del Diseño

Ventajas Vs. Desventajas

Datos económicos

Conclusiones

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Qué es el hidroconformado

Hidroconformado es el proceso de fabricación donde la presión de un líquido es utilizada

para obtener complicadas curvas en piezas metálicas.

Existen básicamente dos tipos de Hidroconformado

Hidroconformado de tubo

Hidroconformado de chapa

Históricamente este proceso se basa en la patente de la década de los años 50 para

“hydramolding” por Fred Leuthesser, Jr. y John Fox, de la Compañía Schaible de

Cincinnati, OH., USA.

Originalmente fue utilizado en la producción de canalones de cocina.

Aunque la patente es de los años 50, no fue hasta los años 70 cuando se dio un uso

extensivo del proceso.

Hidroconformado es capaz de producir piezas dentro de unas muy ajustadas tolerancias,

incluidas las tolerancias para la industria aeronáutica en donde una tolerancia común

para piezas de chapa metálica se encuentra dentro de 0,76 mm.

El metal hidroconformado también permite un acabado superficial más suave que el

logrado con otras técnicas tradicionales como estampación.



Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de tubo

Tecnología utilizada cuando es necesario lograr una curvatura complicada

Un tramo de tubería (de acero o aluminio) se coloca en un juego de matrices cerrado

Un fluido a presión se introduce por los extremos del tubo

El tubo se deforma, tomando la forma de la cavidad de la matriz

Innen-Hochdruck-Umformen (IHU)



a b

c d

Faxial Faxial

P

e f

PROCESO DE FABRICACIÓN

Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de tubo



Tipos de Hidroconformado: Hidroconformado de chapa

En este caso la chapa de metal es deformada por la presión del fluido sobre la cavidad “hembra”, siendo actuado este fluido por una bomba o por presión directa.

La chapa es deformada por un punzón macho el cual es accionado por el fluido bajo presión.

Nota: La chapa hidroformada proporciona un efecto de endurecimiento por deformación a la que el acero es forzado contra los huecos gracias a la presión del fluido



Materiales

ACEROS

ACEROS INOXIDABLES

ALUMINIOS

TUBERIAS DE COBRE

LATÓN

COBRE



Mapa de aplicaciones

Hidroconformado

AERONÁUTICA

BICICLETAS

AUTOMOCIÓN

ELECTRODO

MÉSTICOS

INDUSTRIA

QUÍMICA

INDUSTRIA

DEL MUEBLE

FONTANERÍA

INDUSTRIA

PETROLERA

BUSES /

CAMIONES

INDUSTRIA

SANITARIA

CUADROS

BICICLETAS

COMPONENTES

PARA TANQUES

PRESURIZADOSY

ESTERILIZADORES

CONTENEDORES

DE ORGANOS Y

PLASMA

INSTALACIONES

SANITARIAS

VARIAS

TUBOS DE

ESCAPE VER DETALLE

**

PIEZAS

ESTRUCTURALES

(RIBS)

TUBOS ACERO

INOXIDABLE

DESALINIZADO

RAS

TUBOS /

ASIDEROS

PATAS SILLAS Y

MESAS,

ESCRITORIOS,

ETC..

GRIFOS,

TUBERIAS DE

COBRE

TRAVESAÑOS

PERSONALIZADOS

CARCASAS DE

MANGUERAS

ARMAZONES

SOPORTES

TUBERIAS

COMBUSTIBLE/REF

RIGERACION

INSTRUMENTOS

MUSICALES

PIECERIO

PARA

SAXOFONES,

TROMPETAS,

ETC..

TELECOMU

NICACIONES

ANTENAS

PARABÓLICAS





Detalle de aplicaciones más importantes

1. Estructura antivuelco

2. Accionamientos del cambio

3. Tapa conjunto árbol de levas

4. Sistema de escape

5. Sistema de refrigeración

6. Marco radiador

7. Elementos de seguridad

8. Soportes motor

9. Palieres

10. Vierteaguas

11. Piezas estructurales chasis

12. Elementos de los ejes

AUTOMOCIÓN





AERONÁUTICA

1. Paneles laterales cabina

2. Tuberías de refrigeración y combustible

3. Soportes

4. Piezas estructurales






ELECTRODOMÉSTICOS

1. Tubos y asideros

2. Soportes y armazones






DESALINIZADORAS

FONTANERÍA

PETROLERA




INDUSTRIA QUÍMICA

Tuberías acero inoxidable




Ejemplo real de Automoción

Opel en su factoría de Bochum (D), ha desarrollado y

comenzado a fabricar en una única pieza fabricada

por Hidroconformado

el soporte de motor, con los siguientes ahorros:

-60% coste de utillajes

-20 % coste del conjunto completo

-30% peso

Soporte motor, Hidrocoformada

Conjunto eje delantero, donde monta la pieza

Hidrocoformada



Consideraciones de diseño

Producto

•Geometría, distribución de

espesores

•Tolerancias

•Acabado superficial

•Propiedades, durezas,

microestructura mecánica y

metalúrgica

Utillajes

•Geometría de utillajes

•Dureza del material

•Condiciones superficiales

•Rigidez y precisión

Equipo

•Tamaño de la prensa

•Ratio de producción

•Potencia de la prensa

•Rigidez y precisión

Operaciones de pieza / material

•Flujo de stress como función de la deformación, velocidad de

deformación y microestructura

•Ductilidad, velocidad de deformación y microestructura del

material

•Condiciones superficiales

•Geometría del tubo ( diámetro exterior, espesor , redondez,

propiedades de la línea de soldadura, etc.)

Zona de deformación

•Deformación mecánica usada

como modelo de análisis

•Flujo de material, velocidades de

deformación (kinematics)

•Stresses (variación durante la

deformación)



Ventajas vs. desventajas

Hasta 50% menos peso (gracias a un diseño más

eficiente)

Hasta 45% menos piezas (menos utillajes, menos

montajes)

Hasta 45% menos puntos de soldadura

Mejora el flujo de gases por sus tuberías

Mejora de la resistencia estructural y la rigidez

Menor costo de los útiles, menor número de piezas

Menos operaciones secundarias (sin soldadura en el

cambio de secciones y los agujeros pueden ser

perforados durante la hidroconformación)

Tolerancias dimensionales ajustadas (hasta 0.76 mm) y

baja recuperación elástica

Scrap reducido

Resultados comparando con estampación convencional

Tiempo ciclo más largo

Maquinaria cara y carencia de “know how” para un

diseño eficiente de los procesos de fabricación y

los utillajes

Se requiere de nuevas técnicas de soldadura para

el montaje

VENTAJAS DEL Hidroconformado DESVENTAJAS DEL Hidroconformado



Datos económicos

•HIPÓTESIS DE CÁLCULO:

• L = 1m

• d= 65 mm

• t =1.7 mm

• 6 pasos de doblado

• presión 200.000 ppy

0 $

2 $

4 $

6 $

8 $

10 $

12 $

14 $

16 $

ACERO ACERO

INOX

5754

ALU

5182

ALU

6016

ALU

ANODIZADO

CORTE

HIDROFORMADO

PREFORMA

LUBRICADO

DOBLADO

LIMPIEZA

MATERIAL

Tasa máquina horaria de mercado para Hidroconformado: de 60 a 120€/h.

En función de la prensa y amortización de la maquinaria.



Conclusiones

1. El Hidroconformado es un proceso de conformado de piezas metálicas totalmente innovador que permite solucionar algunos graves problemas de diseño de piezas complicadas

2. El Hidroconformado se está haciendo cada día más común y popular, especialmente en la industria del automóvil y la aeroespacial

3. Las ventajas superan ampliamente las limitaciones

4. La cantidad de posibles materiales seleccionables es cada día mayor, y en continuo desarrollo

5. Especialmente interesante para cadencias de fabricación altas, sin descartar cadencias bajas en el caso de geometrías muy complejas o ahorros en montajes posteriores

6. Hoy en día, una empresa que disponga y domine esta tecnología es a priori un signo de pertenecer a una élite industrial.



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Dirección: Edificio CEIA

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