Вони зустрічаються у багатьох побутових приладах, в будівельній техніці, в численних трубопроводах та гідравлічних системах: маленькі, циліндричні деталі, які виготовляються в процесах глибокого витягування. Під час формування матеріал сильно навантажується, що може призвести до небажаного розширення, пошкодження поверхні та навіть до тріщин. Вирішенням є ультразвукові коливання, які значно зменшують тертя в матеріалі та в контакті з інструментами.
Відомо, що ультразвук під час глибокого витягування може зменшити тертя, а отже, зберегти як інструменти, так і матеріал. Також потенціал заощадження енергії, що виникає внаслідок зменшення сил, виробники труб і фітингів (з'єднувальних матеріалів) хотіли б використати. Але тільки команді на чолі з М.Sc. Мартіном Мядловим вдалося контролювати типові ударні навантаження в промислових процесах формування. Досі ефективне використання ультразвуку було можливим лише в майже статичних лабораторних установках.
Щонайменше на 20 відсотків менше тертя
Для збудження коливань підходять активні частини інструментів, такі як штамп і матриця, а також притискний елемент, який утримує лист під час формування в бажаному положенні. Дослідники обрали матрицю; вона має найбільшу частку відносного руху під час формування. «У матриці найбільше можна досягти. Ми вже досягли зменшення тертя на 20 відсотків, але бачимо ще значний потенціал», - підкреслює Мядлов.
Регульоване через передавану з деталі процесну силу, формування зазвичай відбувається в послідовності кількох етапів. При зменшеному терті можна значно далі витягувати в одному етапі, не пошкоджуючи матеріал. Наприклад, достатньо двох замість трьох традиційних етапів формування. Зменшене тертя також означає менше теплового впливу, що дозволяє досягти вищих частот підйому, продовжити термін служби інструментів і запобігти коксуванню використаних мастил.
Перехід у практику, користь для електромобільності, патентна заявка
Для швидкого переходу в підприємницьку практику Fraunhofer IWU продовжує активізувати свої дії. Наразі акцент робиться на ультразвуковому глибокому витягуванні оболонок елементів, які потрібні в акумуляторах високої напруги електричних автомобілів. Мета - більші формати елементів, які краще використовують простір і завдяки підвищеній енергетичній щільності забезпечують більші пробіги. Заявка на патент VibroDraw (EPA WO2025/012830 A1) вже подана.
Успішний зразок: VibroCut
Зразком для передачі збудження коливань на процеси глибокого витягування є стартап з Fraunhofer IWU: VibroCut використовує коливання в процесах обробки, щоб зменшити сили обробки та знос інструментів.
Контакт:
