Co je superplastické tváření?

Superplastické tváření je specializovaný proces zpracování kovů, který umožňuje, aby se plechy z kovových slitin, jako je hliník, roztahovaly na délky přes desetkrát větší než u konvenčních slitin, aniž by se zhoršily materiálové vlastnosti kovu. Tento postup umožňuje výrobu složitých kovových částí, což eliminuje potřebu spojování jednotlivých kovových částí šrouby a upevňovacími prvky do větší jednotky. Kovové tváření této povahy se nejčastěji používá v leteckém průmyslu, ale má také aplikace pro výkonné sportovní vybavení, stejně jako v energetickém, obranném a lékařském odvětví.

Věda o kovoobrábění, která se používá v superplastickém tváření, je rozdělena do tří deformačních podmínek: mikrograin, transformace a superplasticita vnitřního stresu. Nejdůležitější metodou pro kovy je superplastičnost mikrograinů, kde struktury krystalických zrn mají velikost 10 mikronů nebo menší. Teplota kovu musí být také zhruba na polovině teploty tání vytvářené kovové slitiny a rychlost tečení musí být v rozmezí 0,001 až 0,0001. Tyto podmínky omezují typy slitin, které budou vykazovat superplastičnost na malý počet.

Průmyslové procesy pro superplastické tváření plechů zahrnují vakuové a tepelné tváření, hluboké tažení a difúzní lepení. Vakuové tváření využívá kolísání tlaků plynů pro tvarování kovu do formy, zatímco tvarování za tepla používá zavedené procesy, které jsou pro výrobu termoplastů tradiční. Oba způsoby jsou variací na výrobu horkého kovového plynu a mají tu výhodu, že k vytvoření dílu je zapotřebí pouze jediná operace zápustky.

Hluboké tažení je běžný způsob používaný při tváření kovů, který lze přizpůsobit superplastickému tváření. K dosažení superplasticity je třeba kalení tahem. Přitom je však možné ztenčení a roztržení kovové části, takže obvykle není preferovanou volbou.

Difúzní spojení nebylo zpočátku procesem tváření plechu, ale bylo přizpůsobeno jeho použití. Slitiny hliníku a hořčíku se běžně používají u této metody a mohou mít prodloužení v superplastickém procesu až o 600%, ale obvykle nepřesahují 300%. Díly vytvořené superplastickým tvářením a difúzním lepením se používají jak v automobilových, tak v leteckých aplikacích, které nejsou strukturální, a nejsou tak drahé jako slitiny s vysokou pevností.

Existuje několik výhod, které mají plechové díly, které prošly superplastickým tvářením. Protože jejich tvary mohou být komplikovanější a větší kvůli zvýšené schopnosti natahovat kov, snižují hmotnost i náklady letadel a automobilových vozidel, jakož i kovových součástí v jiných průmyslových odvětvích. Montážní čas a složitost se také zkrátí, protože je potřeba spojit méně dílů. Rovněž je minimalizováno napětí mezi více kovovými částmi, které stárnou a reagují na změny teploty.

Průmysl jako celek přispívá k široké škále výzkumu a nových produktů v této oblasti. Zvýšená všestrannost tvarů kovových plechů umožňuje inovace v novém zefektivnění a designu v mnoha průmyslových a spotřebních výrobcích. Superplastické tváření je také klíčem k inovacím v aerodynamickém a námořním zjednodušení.