Qu'est-ce que la formation superplastique?
Le formage superplastique est un processus de travail des métaux spécialisé qui permet aux feuilles d'alliages métalliques, telles que l'aluminium, d'être étirées jusqu'à une longueur dix fois supérieure à celle des alliages conventionnels sans dégrader les propriétés matérielles du métal. Le processus permet la fabrication de pièces métalliques complexes, ce qui élimine le besoin de boulons et de fixations pour assembler des pièces métalliques individuelles dans une unité plus grande. Le formage des métaux de cette nature est le plus souvent utilisé dans l'industrie aérospatiale, mais a également des applications pour les équipements de sport de performance, ainsi que dans les secteurs de l'énergie, de la défense et de la médecine.
La science du travail des métaux utilisée dans le formage superplastique est divisée en trois conditions de déformation: micrograin, transformation et superplasticité des contraintes internes. La méthode la plus importante pour les métaux implique la superplasticité des micrograins, où les structures cristallines des grains ont une taille de 10 microns ou moins. La température du métal doit également être approximativement égale à la moitié du point de fusion de l'alliage métallique en cours de formation et les vitesses de déformation vont de 0,001 à 0,0001. Ces conditions limitent à un petit nombre les types d'alliages présentant une superplasticité.
Les procédés industriels de formage superplastique de tôle comprennent le vide et le thermoformage, l’emboutissage en profondeur et le soudage par diffusion. Le formage sous vide utilise des variations de pressions de gaz pour façonner le métal en une matrice, tandis que le thermoformage utilise des processus établis qui sont traditionnels pour la fabrication de thermoplastiques. Les deux méthodes sont des variantes de la formation de gaz de métal chaud et présentent l’avantage de ne nécessiter qu’une seule opération de matrice pour créer la pièce.
L'emboutissage en profondeur est un procédé conventionnel utilisé dans le formage des métaux et pouvant être adapté au formage superplastique. La superplasticité nécessite un durcissement sous contrainte. Cependant, l’amincissement et la rupture de la pièce métallique sont possibles, ce n’est donc pas un choix à privilégier.
Le collage par diffusion n’était pas à l’origine un processus de formage de tôle, mais a été adapté à son utilisation. Les alliages aluminium-magnésium sont couramment utilisés avec ce procédé et peuvent présenter un allongement dans le processus superplastique allant jusqu'à 600%, mais ne dépassent généralement pas 300%. Les pièces créées par le formage superplastique et le soudage par diffusion sont utilisées dans les applications automobiles et aéronautiques non structurelles et ne sont pas aussi coûteuses que les alliages à haute résistance.
Les pièces de tôle ayant subi un formage superplastique présentent plusieurs avantages. Étant donné que leurs formes peuvent être plus élaborées et plus larges en raison de leur capacité accrue à étirer le métal, elles réduisent à la fois le poids et le coût des aéronefs et des véhicules automobiles ainsi que des pièces métalliques dans d'autres industries. Le temps et la complexité d’assemblage sont également réduits car il faut moins de pièces assemblées. Les contraintes entre plusieurs pièces métalliques à mesure qu'elles vieillissent et réagissent aux changements de température sont également minimisées.
L’industrie dans son ensemble contribue à une grande variété de recherches et de nouveaux produits dans le domaine. La polyvalence accrue des formes de tôle permet d'innover dans la rationalisation et la conception nouvelles d'une multitude de produits industriels et grand public. Le formage superplastique est également essentiel à l'innovation en matière de rationalisation aérodynamique et marine.