شكل‏دهي سوپرپلاستيك (SPF) يك روش شكل‏دهي است كه مزاياي زيادي نسبت به عمليات شكل‏دهي‏هاي سنتي دارد كه از آن جمله مي‏توان به فشار كم شكل‏دهي به دليل تنش سيلان كم، قيمت كم قالب، انعطاف‏پذيري طراحي بيشتر، توانايي شكل دادن فلزات سخت و شكل‏دادن شكل‏هاي پيچيده اشاره كرد. آلياژهاي آلومينيوم در دماي اتاق، شكل‏پذيري و كيفيت سطح محصول نهايي اين آلياژها كم است. بنابراين در دهه‏هاي اخير، فرآيند نوين شكل‏دهي فلز داغ با گاز مطرح شد. شكل‏دهي فلز داغ با گاز (HMGF) يك روش شكل‏دهي با قالب است كه در آن يك لوله فلزي تا محدوده خميري گرم مي‏شود (نزديك، اما كمتر از نقطه ذوب)، سپس با گاز از درون تحت فشار قرار مي‏گيرد تا لوله را به‏سوي قالب بسته‏اي كه در نظر گرفته شده است شكل بدهد. دماي بالا به فلز اجازه مي‏دهد كه افزايش طول و كششي به مراتب بيش از ميزان قابل دست‏يابي در شكل‏دهي‏هاي سرد يا گرم را بدون پارگي داشته باشد در اين اختراع به شكل‏دهي لوله داغ آلياژ آلومينيوم 6063 با گاز پرداخته مي‏شود. اين فرآيند با نرم‏افزار تجاري المان محدود ABAQUS شبيه سازي شده است. المان‏هاي استفاده شده از نوع پوسته‏اي است و ماده به‏صورت ايزوتروپيك تعريف شده است. يك مجموعه شكل‏دهي لوله داغ با گاز با قابليت كنترل كردن فشار داخلي و دما طراحي و ساخته شده است كه اين دستگاه داراي قالب، مجموعه آب بندها، دوسرلوله ها، صفحه هاي نگهدارنده، چهار ميله راهنما، كپسول گاز ازت، مانومتر، شلنگ حمل فشار، المنت فشنگي و سراميكي، ترموكوپل، ترمومتر، ترموستات ديجيتال، رله-كنتاكتور ، سوييچ و سيم هاي نسوز است. نتايج اين اختراع نشان مي‏دهد كه براي اولين بار دستگاه ساخته شده توزيع يكنواخت ضخامت را براي اشكال لوله اي شكل بهبود مي دهد.

خلاصه اختراع عنوان اختراع: دستگاه فرم دهي فلزات به روش هيدروفرمينگ جهت ساخت هسته لانه زنبوري كامپوزيت ها برجستگيهاي تكنيكي اختراع • الگوي نوين هسته لانه زنبوري • استفاده از روش هيدروفرمينگ در توليد هسته ساندويچ پنل لانه زنبوري زمينه فني اظهار نامه: علم مهندسي مكانيك و هوافضا دستگاه فرم دهي فلزات به روش هيدروفرمينگ جهت ساخت هسته لانه زنبوري كامپوزيت ها در اين اختراع معرفي، طراحي و ساخته شده است. يكي از مشكلاتي كه امروزه در صنايع حساسي از جمله صنايع هوافضا و دريايي وجود دارد، نياز به ساخت سازه هايي مقاوم، با وزن كم و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي باشد، در اين اختراع با توجه به اين امر حياتي، ساخت دستگاهي براي توليد هسته سازه هاي ساندويچي لانه زنبوري به شكل نوين با روش كارآمد هيدروفرمينگ كه با فيزيك ساندويچ پنل هاي لانه زنبوري متدوال، كاملا متفاوت مي باشد، جهت توليد پنل هاي ساندويچي مورد استفاده در صنايع مختلف به ويژه ساخت بدنه انواع اشياء پرنده از جمله هواپيماها، پهپادها و همچنين انواع شناورها و ديگر وسايل نقليه پرداخته شده است.

در اين پژوهش براي اولين بار پنل ساندويچي نوين با هسته لانه زنبوري فلزي يكپارچه كه با روش هيدروفرمينگ ورق ساخته شده است با انواع مختلف مغزي هاي پركننده پيشنهاد، آزمايش و مقايسه گرديده است. از مزاياي ساندويچ پنل پيشنهاد شده مي توان به يكپارچگي و عدم استفاده از جوشكاري، نسبت استحكام به وزن بالا، عايق حرارت و صوت، مقاومت خوب در ارتعاشات و ... اشاره نمود. ابتدا ورق آلومينيوم سري 5000 بوسيله دستگاه هيدروفرمينگ ساخته شده براي توليد ساندويچ پنل شكل دهي گرديد و سپس مغزي هاي مختلف از جنس هاي پلي اورتان، سيليكون، PVC و پارچه هاي كربن در بين ساندويچ پنل قرار داده شده و با انجام تست هاي مكانيكي، مقاومت و مزاياي ساندويچ پنل نوين پيشنهاد شده اثبات گرديد.

امروزه يكي از مهمترين عوامل تعيين‌كننده در صنعت، توليد در كوتاه‌ترين زمان ممكن، با كمترين هزينه و بيشترين كيفيت مي‌باشد. فرآيند هيدروفرمينگ به علت ويژگي¬هاي منحصربه‌فردش، به طور فزاينده‌اي در حال گسترش در صنايع نظامي، خودروسازي و هوافضا مي‌باشد. در صنايع حساس، توسعه فرآيند و افزايش دامنه توليد قطعات پيچيده-تر مورد نياز مي‌باشد. از جمله قطعاتي كه همواره در توليد آنها چالش وجود دارد، قطعات داراي شيب منفي وجعبه اي شكل هستند. در اين اختراع ابتدا به معرفي انواع نوين فرآيندهاي هيدروفرمينگ ورق‌ها و لوله‌ها و سپس به بررسي فرآيند توليد يك قطعه‌ي داراي شيب منفي به روش هيدروفرمينگ پرداخته شد. دستگاهي براي انجام اين فرآيند طراحي و ساخته شد كه از نرم‏افزارهاي ساليدوركز و آباكوس براي طراحي و تحليل آن استفاده گرديد. در نهايت چند نمونه از جنس آلومينيوم توليد شد و عملي بودن اين فرآيند اثبات گرديد.

دستگاه شكل دهي داغ با دمش گاز براي لوله هاي كامپوزيتي در زمينه مهندسي مكانيك مي باشد. با توجه به اينكه بيشتر روش هاي شكل دهي لوله(لوله هاي ساده و كامپوزيتي) بسيار هزينه بردار هستند معمولا كمتر مورد استقبال قرار مي گيرند و كارايي لازم را ندارند. مناسب ترين روش براي شكل دهي لوله، روش هيدروفرمينگ و شكل دهي داغ با دمش گاز مي باشد. دستگاه شكل دهي داغ با دمش گاز براي لوله هاي كامپوزيتي اين قابليت را دارد كه با دمش گاز به داخل لوله در ابتدا يك فشار داخلي توليد كند و باعث شود تا در زمان حركت پانچ هاي دستگاه لوله به داخل خم نشود و تغيير فرم ناخواسته نداشته باشيم و با توجه به طراحي منحصر به فرد خود كه مي تواند گاز را با دبي مشخص و در زمان مشخص به داخل لوله دميده و حركت پانچ¬ها نيز كنترل شده و به صورت مشخص است و همچنين دماي قابل كنترل در اين دستگاه، عيوب اين روش را به شدت كاهش دهد و شكل¬دهي را براي لوله¬هاي كامپوزيتي با جنس هاي متفاوت و ساده با افزايش خواص مكانيكي و كاهش تغيير ضخامت در لوله ها ايجاد نمايد.