Vad är superplastisk formning?
Superplastisk formning är en specialiserad metallbearbetningsprocess som gör att ark av metalllegeringar såsom aluminium kan sträckas ut längre än tio gånger det för konventionella legeringar utan att försämra metallegenskaperna hos metallen. Processen möjliggör tillverkning av komplexa metalldelar, vilket eliminerar behovet av bultar och fästelement för att fästa enskilda metalldelar i en större enhet. Metallformning av denna typ används oftast inom flygindustrin, men har också applikationer för prestanda-sportutrustning, såväl som inom energi-, försvars- och medicinska sektorer.
Vetenskapen om metallbearbetning som används vid superplastisk formning delas upp i tre deformationsförhållanden: mikrograin, transformation och inre stress-superplasticitet. Den viktigaste metoden för metaller involverar mikrograinsuplasticitet, där kristallina kornstrukturer är 10 mikron stora eller mindre. Metallens temperatur måste också ligga på ungefär hälften smältpunkten för metalllegeringen som bildas och töjningshastigheterna sträcker sig mellan 0,001 till 0,0001. Dessa villkor begränsar de typer av legeringar som kommer att uppvisa superplasticitet till ett litet antal.
Industriella processer för superplastformning av plåt inkluderar vakuum- och termoformning, djupdragning och diffusionsbindning. Vakuumformning använder variationer i gastryck för att forma metall till en form, medan termoformning använder etablerade processer som är traditionella för tillverkning av termoplast. Båda metoderna är variationer på formning av varmmetallgas och har fördelen att det endast krävs en enda matrisoperation för att skapa delen.
Djupritning är en konventionell metod som används vid metallformning som kan anpassas till superplastisk formning. Det kräver belastningshärdning för att uppnå superplasticitet. Tunnning och brott av metalldelen är emellertid möjlig i processen, så det är vanligtvis inte ett föredraget val.
Diffusionsbindning var ursprungligen inte ett plåtformningsförfarande utan har anpassats till dess användning. Aluminium-magnesiumlegeringar används vanligtvis med metoden och kan ha en töjning i den superplastiska processen på upp till 600%, men brukar inte överstiga 300%. Delar skapade av superplastisk formning och diffusionsbindning används i både fordons- och flygplanstillämpningar som inte är strukturella och de är inte lika dyra som legeringar med hög hållfasthet.
Det finns flera fördelar som metallplåtdelar som har genomgått superplastisk formning. Eftersom deras former kan vara mer detaljerade och större på grund av den ökade förmågan att sträcka metallen, minskar de både vikten och kostnaden för flygplan och fordon samt metalldelar i andra industrier. Monteringstid och komplexitet reduceras också eftersom färre delar behöver fästas ihop. Spänningar mellan flera metalldelar när de åldras och reagerar på temperaturförändringar minimeras också.
Branschen som helhet bidrar till ett brett utbud av forskning och nya produkter inom området. Den ökade mångsidigheten hos metallplåtformar möjliggör innovation i ny effektivisering och design i en mängd industriella och konsumentprodukter. Superplastisk formning är också nyckeln till innovation inom aerodynamisk och marin effektivisering.