Сверхпластическое формование — это специальный процесс металлообработки, который позволяет листам из металлических сплавов, таких как алюминий, растягиваться более чем в десять раз. что из обычных сплавов без ухудшения свойств материала металла. Этот процесс позволяет изготавливать сложные металлические детали, что устраняет необходимость в болтах и крепежных деталях для соединения отдельных металлических деталей в более крупную единицу. Металлообработка такого рода чаще всего используется в аэрокосмической промышленности, но также находит применение в спортивном оборудовании, а также в энергетике, обороне и медицине.
Наука металлообработки, которая используется при сверхпластическом формовании, подразделяется на три условия деформации: микрозернистость, трансформация и сверхпластичность внутренних напряжений. Самый важный метод для металлов включает микрозернистую сверхпластичность, при которой размер кристаллических зерен составляет 10 микрон или меньше. Температура металла также должна составлять примерно половину температуры плавления формируемого металлического сплава, а скорость деформации находится в диапазоне от 0,001 до 0,0001. Эти условия ограничивают количество типов сплавов, которые будут проявлять сверхпластичность, до небольшого числа.
Промышленные процессы для сверхпластического формования листового металла включают вакуум и термоформование, глубокая вытяжка и диффузионное соединение . Вакуумная формовка использует изменение давления газа для придания металлу формы формы, в то время как термоформовка использует устоявшиеся традиционные процессы. к производству термопластов. Оба метода являются вариациями формовки горячего металла в газообразном состоянии и имеют то преимущество, что для создания детали требуется только одна операция матрицы.
Глубокая вытяжка — это традиционный метод, используемый при формовании металлов, который можно адаптировать для сверхпластической формовки. Для достижения сверхпластичности требуется деформационное упрочнение. Однако в процессе возможны утончение и разрыв металлической детали, поэтому обычно это не предпочтительный выбор.
Диффузионное соединение изначально не было процессом формования листового металла, но было адаптировано для его использования. Алюминиево-магниевые сплавы обычно используются с этим методом и могут иметь удлинение в сверхпластическом процессе до 600%, но обычно не превышают 300%. Детали, созданные методом сверхпластического формования и диффузионного соединения, используются как в автомобильной, так и в авиационной технике, не являются конструкционными, и они не такие дорогие, как высокопрочные сплавы.
Есть несколько преимуществ, которые имеют детали из листового металла, прошедшие сверхпластическую формовку. Поскольку их формы могут быть более сложными и большими из-за повышенной способности растягивать металл, они снижают как вес, так и стоимость самолетов и автомобильных транспортных средств, а также металлических деталей в других отраслях промышленности. Время и сложность сборки также сокращаются, поскольку требуется скреплять меньше деталей. Напряжения между несколькими металлическими деталями по мере их старения и реакции на изменения температуры также сведены к минимуму.
Промышленность в целом вносит свой вклад в широкий спектр исследований и новых продуктов в этой области. Повышенная универсальность форм металлических листов позволяет внедрять инновации в новую рационализацию и дизайн во множестве промышленных и потребительских товаров. Сверхпластическое формование также является ключом к инновациям в области аэродинамики и морского обтекания.
