Che cos'è la formatura superplastica?
La formatura superplastica è un processo di lavorazione dei metalli specializzato che consente di allungare fogli di leghe metalliche come l'alluminio a una lunghezza superiore di dieci volte quella delle leghe convenzionali senza degradare le proprietà dei materiali del metallo. Il processo consente la produzione di parti metalliche complesse, eliminando la necessità di bulloni e elementi di fissaggio per collegare singole parti metalliche in un'unità più grande. La formatura di metalli di questa natura viene spesso utilizzata nell'industria aerospaziale, ma ha anche applicazioni per attrezzature sportive ad alte prestazioni, nonché nei settori dell'energia, della difesa e della medicina.
La scienza della lavorazione dei metalli utilizzata nella formatura superplastica è suddivisa in tre condizioni di deformazione: micrograin, trasformazione e superplasticità da stress interno. Il metodo più importante per i metalli prevede la superplasticità della micrograna, in cui le strutture di granuli cristallini hanno dimensioni pari o inferiori a 10 micron. La temperatura del metallo deve anche essere all'incirca la metà del punto di fusione della lega metallica che si sta formando e le velocità di deformazione vanno da 0,001 a 0,0001. Queste condizioni limitano i tipi di leghe che mostreranno la superplasticità a un numero limitato.
I processi industriali per la formatura superplastica della lamiera comprendono vuoto e termoformatura, imbutitura e incollaggio per diffusione. La formatura sotto vuoto utilizza la variazione delle pressioni di gas per modellare il metallo in uno stampo, mentre la termoformatura utilizza processi consolidati tradizionali per la fabbricazione di materiali termoplastici. Entrambi i metodi sono variazioni sulla formazione di gas di metallo caldo e hanno il vantaggio di richiedere una sola operazione di stampo per creare il pezzo.
Lo stampaggio profondo è un metodo convenzionale utilizzato nella formatura dei metalli che può essere adattato alla formatura superplastica. Richiede una tempra per raggiungere la superplasticità. L'assottigliamento e la rottura della parte metallica, tuttavia, sono possibili nel processo, quindi di solito non è una scelta preferita.
Il legame per diffusione non era inizialmente un processo di formatura della lamiera, ma è stato adattato al suo utilizzo. Le leghe di alluminio-magnesio sono comunemente usate con questo metodo e possono avere un allungamento nel processo superplastico fino al 600%, ma di solito non superano il 300%. Le parti create dalla formatura superplastica e dal legame per diffusione sono utilizzate in applicazioni automobilistiche e aeronautiche che non sono strutturali e non sono costose come le leghe ad alta resistenza.
Ci sono molti vantaggi che hanno le parti in lamiera che hanno subito una formatura superplastica. Poiché le loro forme possono essere più elaborate e più grandi a causa della maggiore capacità di allungare il metallo, riducono sia il peso e il costo di aeromobili e veicoli automobilistici sia le parti metalliche in altri settori. Anche il tempo e la complessità dell'assemblaggio sono ridotti perché è necessario fissare insieme meno parti. Anche le sollecitazioni tra più parti metalliche man mano che invecchiano e rispondono alle variazioni di temperatura sono ridotte al minimo.
L'industria nel suo insieme contribuisce a un'ampia varietà di ricerche e nuovi prodotti nel settore. La maggiore versatilità delle forme delle lamiere metalliche consente l'innovazione in nuovi razionalizzazione e design in una moltitudine di prodotti industriali e di consumo. La formatura superplastica è anche la chiave per l'innovazione nella razionalizzazione aerodinamica e marina.