Hvad er superplastisk formning?
Superplastisk formning er en specialiseret metalbearbejdningsproces, der tillader plader af metallegeringer, såsom aluminium, at strækkes i længder over ti gange den for konventionelle legeringer uden at forringe metalets egenskaber. Fremgangsmåden muliggør fremstilling af komplekse metaldele, hvilket eliminerer behovet for bolte og fastgørelseselementer til at fastgøre individuelle metaldele i en større enhed. Metalformning af denne art bruges ofte i luftfartsindustrien, men har også applikationer til præstationssportudstyr såvel som inden for energi, forsvar og medicinsk sektor.
Videnskaben med metalbearbejdning, der bruges til superplastisk formning, er opdelt i tre deformationsbetingelser: mikrograin, transformation og intern stress-superplasticitet. Den vigtigste metode til metaller involverer mikrograinsuplasticitet, hvor krystallinske kornstrukturer er 10 mikron i størrelse eller mindre. Metallets temperatur skal også ligge på omtrent halvdelen af smeltepunktet for den metallegering, der dannes, og tøjningshastighederne ligger mellem 0,001 til 0,0001. Disse forhold begrænser de typer legeringer, der udviser superplasticitet til et lille antal.
Industrielle processer til superplastformning af metalplader inkluderer vakuum- og termoformning, dyb tegning og diffusionsbinding. Vakuumformning bruger variation i gastryk til at forme metal til en matrice, mens termoformning anvender etablerede processer, der er traditionelle til fremstilling af termoplast. Begge metoder er variationer i dannelse af varm metalgas og har fordelen ved kun at kræve en enkelt dyseoperation for at skabe delen.
Dyb tegning er en konventionel metode, der anvendes til metalformning, der kan tilpasses til superplastisk formning. Det kræver belastningshærdning for at opnå superplasticitet. Fortynding og sprængning af metaldelen er imidlertid mulig i processen, så det er normalt ikke et foretrukket valg.
Diffusionsbinding var ikke oprindeligt en pladeformingsproces, men er blevet tilpasset dens anvendelse. Aluminium-magnesiumlegeringer bruges ofte med metoden og kan have en forlængelse i den superplastiske proces på op til 600%, men overstiger normalt ikke 300%. Dele, der er oprettet ved superplastisk formning og diffusionsbinding, bruges i både automobil- og flyapplikationer, der ikke er strukturelle, og de er ikke så dyre som legeringer med høj styrke.
Der er flere fordele, som metalpladedele, der har gennemgået en superplastisk formning, har. Da deres former kan være mere detaljerede og større på grund af den øgede evne til at strække metallet, reducerer de både vægten og omkostningerne for fly og motorkøretøjer såvel som metaldele i andre industrier. Samlingstid og kompleksitet reduceres også, fordi færre dele skal fastgøres sammen. Spændinger mellem flere metaldele, når de ældes og reagerer på temperaturændringer, minimeres også.
Branchen som helhed bidrager til en bred vifte af forskning og nye produkter inden for området. Den øgede alsidighed af metalplader giver mulighed for innovation inden for ny strømline og design i en lang række industrielle og forbrugerprodukter. Superplastisk formning er også nøglen til innovation inden for aerodynamisk og marin strømline.