Sebagai proses utama dalam pembuatan bahagian -bahagian struktur yang kompleks, teknologi pembentukan superplastik plat titanium mempunyai aplikasi penting dalam industri aeroangkasa, automotif dan bidang lain. Makalah ini memberikan penjelasan profesional dan analisis teknikal mengenai tiga kaedah utama teknologi ini: pembentukan vakum, pembentukan pneumatik (pencetakan pukulan) dan pencetakan (cetakan gandingan).
Kaedah pembentukan vakum: rendah - membentuk ketepatan tekanan
Pembentukan vakum pada dasarnya menggunakan perbezaan tekanan atmosfera untuk merealisasikan pembentukan plat, yang tergolong dalam kategori pembentukan tekanan rendah -, yang boleh dibahagikan kepada kaedah mati punch dan kaedah mati cekung.
Kaedah Punch: Plat yang dipanaskan ke suhu superplastik diserap pada pukulan mati dengan ciri -ciri bentuk dalaman bahagian, yang sesuai untuk bahagian rongga yang mendalam yang memerlukan ketepatan dimensi yang tinggi di bahagian dalam. Dalam pembuatan bahagian -bahagian struktur ketepatan kapal angkasa, kaedah ini dapat mengawal ketepatan profil dan pengedaran ketebalan dinding untuk memenuhi keperluan kestabilan dimensi di bawah keadaan kerja yang melampau.
Kaedah mati cekung: Plat diserap pada mati cekung dengan bentuk bahagian, dan kebanyakannya digunakan untuk bahagian rongga cetek dengan ketepatan dimensi yang tinggi. Dalam bidang bahagian luar automotif, kaedah ini dapat memastikan kualiti permukaan yang baik dan konsistensi bentuk, yang kondusif untuk merealisasikan pencetakan ringan dan bersepadu.
Ciri -ciri dan batasan teknikal: Tekanan pembentukan vakum hanya kira -kira . 0.1 MPA bergantung pada tingkah laku superplastik bahan untuk bahagian -bahagian dengan plat nipis (biasanya <2 mm tebal) dan variasi kelengkungan licin. Bagi bahagian -bahagian yang mempunyai ketebalan besar atau struktur kompleks, kapasiti pembentukan adalah terhad, dan pengoptimuman proses dan pengubahsuaian bahan diperlukan untuk mengembangkan julat permohonan mereka.
Kaedah Pembentukan Tekanan Udara (kaedah pencetakan pukulan): Pembentukan fleksibel di bawah tekanan udara yang dikawal
Pembentukan tekanan pneumatik menggunakan tekanan terkawal melalui gas lengai (seperti argon) untuk secara beransur -ansur sesuai dengan plat dalam keadaan superplastik ke dalam acuan, yang dibahagikan kepada dua kategori: pencetakan pukulan percuma dan acuan pukulan acuan.
Pencetakan pukulan percuma: Tiada acuan diperlukan, plat bebas diperluas oleh tekanan udara, dan sering digunakan untuk sfera, hud - berbentuk dan bahagian -bahagian axisymmetric yang lain. Kelebihannya adalah kos acuan yang rendah dan masa kitaran pendek, tetapi kawalan bentuk bergantung pada pelarasan parameter proses, sesuai untuk pengeluaran percubaan atau pengeluaran batch kecil.
Acuan pukulan acuan:
Punch membentuk: Tekanan udara bertindak di luar plat, menyebabkan ia membungkus pukulan. Bentuk dalaman bahagian mempunyai ketepatan yang tinggi dan kedalaman yang besar - ke - nisbah lebar, tetapi kesukaran demolding dan penggunaan bahan adalah rendah, dan bahagian bawahnya mudah menebal.
Acuan Concave Pembentukan: Tekanan udara bertindak di bahagian dalam plat untuk menjadikannya sesuai dengan rongga model cekung. Bentuk bahagian mempunyai ketepatan yang tinggi, demolding mudah, dan penggunaan bahan yang tinggi, tetapi nisbah aspek adalah terhad dan ketebalan bawahnya agak kecil.
Kelebihan proses: Pembentukan pneumatik boleh menyesuaikan tekanan dalam julat 0.3-2.0 MPa untuk menampung geometri yang lebih kompleks dan ubah bentuk yang lebih besar. Geseran kecil dan keadaan tekanan adalah seragam semasa proses ubah bentuk, yang kondusif untuk meningkatkan konsistensi batas pembentukan bahan dan sifat -sifat mekanikal bahagian.
Kaedah pengacuan (cetakan gandingan): tinggi - membentuk hubungan ketepatan
Pencetakan ditekan dengan mati atas dan bawah ditutup, dan dibentuk pada kadar ketegangan yang sangat rendah (biasanya 10 ⁻⁴ -10⁻³ s⁻¹) pada suhu superplastik. Walaupun tinggi - ketepatan, tinggi - bahagian kualiti permukaan tersedia secara teoritis, cabaran berikut dibentangkan:
Acuan perlu mempunyai kestabilan haba yang baik dan rintangan rayap pada suhu tinggi, dan biasanya diperbuat daripada aloi berasaskan nikel - atau bahan seramik.
Keperluan ketepatan acuan yang sesuai sangat tinggi, terutamanya untuk profil kompleks, kesukaran pemprosesan dan peningkatan kos dengan ketara;
Semasa proses pembentukan, pengagihan geseran dan suhu antara plat dan acuan mesti dikawal ketat untuk mengelakkan penipisan atau retak tempatan.
Oleh itu, proses ini pada masa ini kebanyakannya digunakan untuk penyelidikan eksperimen atau bahagian ketepatan - yang tinggi, dan aplikasi perindustrian masih memerlukan penemuan lanjut dalam teknologi acuan dan keadaan pelinciran.
Pemilihan dan prospek proses
Dalam pengeluaran sebenar, pemilihan proses harus dibuat mengikut ciri -ciri struktur, keperluan ketepatan, batch dan kos bahagian:
Pembentukan vakum: Sesuai untuk rongga cetek atau bahagian ketepatan rongga dalam plat nipis, memberi tumpuan kepada kawalan kos dan kualiti permukaan;
Pembentukan pneumatik: Sesuai untuk kompleks tiga - bentuk dimensi, plat sederhana dan berat dan bahagian struktur yang memerlukan ubah bentuk seragam;
Pencetakan: Pada masa ini terhad kepada ujian dan kecil - batch tinggi - bahagian ketepatan, mungkin ada ruang untuk penambahbaikan dengan pembangunan teknologi acuan pada masa akan datang.
Teknologi pembentukan superplastic sedang berkembang ke arah proses komposit (seperti pembentukan panas - pembentukan komposit superplastik), kawalan proses pintar (berdasarkan simulasi berangka dan pemantauan masa yang lebih tinggi), dan pemantauan yang lebih tinggi (}}. dalam bidang struktur ringan dan bersepadu.