Hva er superplastisk forming?

Superplastisk formning er en spesialisert metallbearbeidingsprosess som gjør at ark av metalllegeringer som aluminium kan strekkes i lengder over ti ganger større enn konvensjonelle legeringer uten å forringe metallegenskapene til metallet. Prosessen muliggjør fremstilling av komplekse metalldeler, noe som eliminerer behovet for bolter og festemidler for å feste individuelle metalldeler sammen til en større enhet. Metallforming av denne art brukes ofte i luftfartsindustrien, men har også bruksområder for sportsutstyr for ytelse, så vel som innen energi, forsvar og medisinsk sektor.

Vitenskapen om metallbearbeiding som brukes i superplastisk forming, blir brutt ned i tre deformasjonsbetingelser: mikrograin, transformasjon og intern stress-superplastisitet. Den viktigste metoden for metaller involverer mikrograinsuperplastisitet, der krystallinske kornstrukturer er 10 mikrometer i størrelse eller mindre. Temperaturen på metallet må også ligge på omtrent halvparten av smeltepunktet til metalllegeringen som dannes, og tøyningshastighetene varierer mellom 0,001 til 0,0001. Disse forholdene begrenser typene legeringer som vil utvise superplastisitet til et lite antall.

Industrielle prosesser for superplastforming av metall inkluderer vakuum- og termoforming, dyptegning og diffusjonsbinding. Vakuumforming bruker variasjon i gasstrykk for å forme metall til en dyse, mens termoforming bruker etablerte prosesser som er tradisjonelle for fremstilling av termoplast. Begge fremgangsmåter er variasjoner på varm metallgassdannelse, og har fordelen av å bare kreve en enkelt dyseoperasjon for å lage delen.

Dyp tegning er en konvensjonell metode brukt i metallforming som kan tilpasses superplastisk forming. Det krever belastningsherding for å oppnå superplastisitet. Tynning og brudd på metalldelen er imidlertid mulig i prosessen, så det er vanligvis ikke et foretrukket valg.

Diffusjonsbinding var ikke opprinnelig en metallformingsprosess, men har blitt tilpasset bruken. Aluminium-magnesiumlegeringer brukes ofte med metoden, og kan ha en forlengelse i den superplastiske prosessen på opptil 600%, men overstiger vanligvis ikke 300%. Deler skapt av superplastisk forming og diffusjonsbinding brukes både i bil- og flyapplikasjoner som ikke er strukturelle, og de er ikke så dyre som legeringer med høy styrke.

Det er flere fordeler som metallpledeler som har gjennomgått superplastisk form har. Siden formene deres kan være mer forseggjorte og større på grunn av den økte evnen til å strekke metallet, reduserer de både vekten og kostnadene til fly og personbiler så vel som metalldeler i andre bransjer. Monteringstid og kompleksitet reduseres også fordi færre deler må festes sammen. Spenninger mellom flere metalldeler når de eldes og reagerer på temperaturendringer er også minimert.

Bransjen som helhet bidrar til et bredt spekter av forskning og nye produkter i feltet. Den økte allsidigheten til metallarkformer gir mulighet for innovasjon i ny effektivisering og design i en rekke industrielle og forbrukerprodukter. Superplastisk forming er også nøkkelen til innovasjon innen aerodynamisk og marin effektivisering.