¿Qué es la formación superplástica?

El conformado superplástico es un proceso especializado de trabajo del metal que permite que las láminas de aleaciones de metal como el aluminio se estiren hasta diez veces más que las aleaciones convencionales sin degradar las propiedades del material del metal. El proceso permite la fabricación de piezas metálicas complejas, lo que elimina la necesidad de tornillos y sujetadores para unir piezas metálicas individuales en una unidad más grande. El conformado de metales de esta naturaleza se usa con mayor frecuencia en la industria aeroespacial, pero también tiene aplicaciones para equipos deportivos de alto rendimiento, así como en los sectores de energía, defensa y medicina.

La ciencia de la metalurgia que se utiliza en la formación de superplásticos se divide en tres condiciones de deformación: micrograno, transformación y superplasticidad de tensión interna. El método más importante para los metales implica la superplasticidad de microgranos, donde las estructuras de grano cristalino tienen un tamaño de 10 micras o menos. La temperatura del metal también debe estar aproximadamente a la mitad del punto de fusión de la aleación metálica que se está formando y las velocidades de deformación oscilan entre 0,001 y 0,0001. Estas condiciones limitan los tipos de aleaciones que exhibirán superplasticidad a un pequeño número.

Los procesos industriales para la conformación de superplásticos de chapa incluyen vacío y termoformado, embutición profunda y unión por difusión. El conformado al vacío utiliza variaciones en las presiones de gas para moldear el metal en una matriz, mientras que el termoformado utiliza procesos establecidos que son tradicionales para la fabricación de termoplásticos. Ambos métodos son variaciones en la formación de gas de metal caliente, y tienen la ventaja de requerir una sola operación de matriz para crear la pieza.

La embutición profunda es un método convencional utilizado en la conformación de metales que se puede adaptar a la conformación superplástica. Requiere endurecimiento por deformación para lograr la superplasticidad. Sin embargo, el adelgazamiento y la ruptura de la parte metálica son posibles en el proceso, por lo que no suele ser una opción preferida.

La unión por difusión no fue inicialmente un proceso de formación de chapa, sino que se ha adaptado a su uso. Las aleaciones de aluminio y magnesio se usan comúnmente con el método, y pueden tener un alargamiento en el proceso superplástico de hasta 600%, pero generalmente no exceden el 300%. Las piezas creadas por la formación superplástica y la unión por difusión se utilizan en aplicaciones automotrices y de aeronaves que no son estructurales, y no son tan caras como las aleaciones de alta resistencia.

Hay varias ventajas que tienen las piezas de chapa metálica que han sufrido conformación superplástica. Dado que sus formas pueden ser más elaboradas y más grandes debido a la mayor capacidad para estirar el metal, reducen tanto el peso como el costo de los aviones y vehículos automotores, así como las piezas metálicas en otras industrias. El tiempo de montaje y la complejidad también se reducen porque se necesitan unir menos piezas. Las tensiones entre múltiples partes metálicas a medida que envejecen y responden a los cambios de temperatura también se minimizan.

La industria en su conjunto contribuye a una amplia variedad de investigación y nuevos productos en el campo. La mayor versatilidad de las formas de láminas de metal permite la innovación en nuevas líneas y diseños en una multitud de productos industriales y de consumo. El conformado superplástico también es clave para la innovación en la racionalización aerodinámica y marina.