Co to jest formowanie superplastyczne?

Formowanie superplastyczne to wyspecjalizowany proces obróbki metali, który umożliwia rozciąganie arkuszy stopów metali, takich jak aluminium na długości ponad dziesięć razy większe niż konwencjonalne stopy bez degradowania właściwości materiału metalu. Proces ten pozwala na produkcję złożonych części metalowych, co eliminuje potrzebę śrub i elementów złącznych do przymocowania poszczególnych części metalowych do większej jednostki. Formowanie metalu tego rodzaju jest najczęściej stosowane w branży lotniczej, ale ma również zastosowania do wyposażenia sportowego wydajności, a także w sektorach energii, obrony i medycznej.

Nauka o obróbce metali, która jest stosowana w formowaniu superplastycznym, jest podzielona na trzy warunki deformacji: mikrograin, transformacja i nadplastyczność stresu wewnętrznego. Najważniejsza metoda metali obejmuje superplastyczność mikrograin, w której krystaliczne struktury ziarna mają 10 mikronów lub mniejsze. Temperatura metalu musi również wynosić około połowy tOni temperaturę topnienia tworzenia stopu metalu, a szybkości odkształcenia wynoszą od 0,001 do 0,0001. Warunki te ograniczają rodzaje stopów, które będą wykazywać superplastyczność do małej liczby.

Procesy przemysłowe dla tworzenia superplastycznego blachy obejmują próżniowe i termoformingowe, głębokie rysunek i wiązanie dyfuzyjne. Tworzenie próżni wykorzystuje zmiany ciśnienia gazu w celu kształtowania metalu w matrycę, podczas gdy termoformowanie wykorzystuje ustalone procesy tradycyjne w produkcji termoplastii. Obie metody są różnicami w tworzeniu gorącego metalowego gazu i mają tę zaletę, że wymagają tylko jednej operacji matrycy w celu utworzenia części.

Głębokie rysunek to konwencjonalna metoda stosowana w tworzeniu metalu, którą można dostosować do formowania superplastycznego. Wymaga to utwardzania odkształcenia, aby osiągnąć superplastyczność. Przerzedzenie i pęknięcie części metalowej są jednak możliwe, więc nie jest to zwykley preferowany wybór.

Wiązanie dyfuzyjne nie było początkowo procesem tworzenia blachy, ale zostało dostosowane do jego użycia. Stopy aluminium-magnesum są powszechnie stosowane z metodą i mogą mieć wydłużenie w procesie superplastycznym do 600%, ale zwykle nie przekraczają 300%. Części utworzone przez formowanie superplastyczne i wiązanie dyfuzyjne są stosowane zarówno w aplikacjach motoryzacyjnych, jak i samolotów, które nie są strukturalne, i nie są tak drogie jak stopy o wysokiej wytrzymałości.

Istnieje kilka zalet, które mają metalowe części, które miały superplastyczne formowanie. Ponieważ ich kształty mogą być bardziej skomplikowane i większe ze względu na zwiększoną zdolność do rozciągania metalu, zmniejszają zarówno wagę, jak i koszty pojazdów samolotów i samochodów, a także części metalowych w innych branżach. Czas i złożoność montażu są również skrócone, ponieważ mniej części należy przymocować. Naprężenia między wieloma metalowymi częściami w miarę starzenia się i reagowania na zmiany temperatury są równieżzminimalizowane.

Cała branża przyczynia się do szerokiej gamy badań i nowych produktów w tej dziedzinie. Zwiększona wszechstronność kształtów blachy metalowej pozwala na innowacje w nowym usprawnieniu i projektach w wielu produktach przemysłowych i konsumenckich. Formowanie superplastyczne jest również kluczem do innowacji w zakresie aerodynamicznego i morskiego usprawnienia.