Što je superplastično oblikovanje?

Superplastično oblikovanje je specijalizirani proces obrade metala koji omogućuje rastezanje limova od metalnih legura kao što je aluminij na duljinu preko deset puta veću od uobičajenih legura bez degradacije svojstava materijala metala. Proces omogućuje izradu složenih metalnih dijelova, što eliminira potrebu za vijcima i pričvrsnim elementima za spajanje pojedinačnih metalnih dijelova u veću jedinicu. Ovakvo oblikovanje metala najčešće se koristi u zrakoplovnoj industriji, ali ima primjenu i za sportsku opremu za performanse, kao i u energetskom, obrambenom i medicinskom sektoru.

Znanost obrade metala koja se koristi u superplastičnom oblikovanju raščlanjena je na tri uvjeta deformacije: mikrozrna, transformacija i superplastičnost unutarnjeg naprezanja. Najvažnija metoda za metale uključuje superplastičnost mikrozrna, gdje su kristalne strukture zrna veličine 10 mikrona ili manje. Temperatura metala također mora biti na otprilike pola točke taljenja metalne legure koja se formira, a brzine deformacije kreću se između 0.001 do 0.0001. Ovi uvjeti ograničavaju vrste legura koje će pokazati superplastičnost na mali broj.

Industrijski procesi za superplastično oblikovanje lima uključuju vakuum i termoformiranje, duboko izvlačenje i difuzijsko lijepljenje. Vakuumsko oblikovanje koristi varijacije tlakova plina za oblikovanje metala u kalup, dok termoformiranje koristi ustaljene procese koji su tradicionalni za proizvodnju termoplasta. Obje metode su varijacije oblikovanja vrućim metalnim plinom i imaju prednost što zahtijevaju samo jednu operaciju kalupa za stvaranje dijela.

Duboko izvlačenje je konvencionalna metoda koja se koristi u oblikovanju metala koja se može prilagoditi superplastičnom oblikovanju. Za postizanje superplastičnosti potrebno je stvrdnjavanje deformacijom. Međutim, u procesu je moguće stanjivanje i pucanje metalnog dijela, pa to obično nije poželjan izbor.

Difuzijsko lijepljenje u početku nije bio proces oblikovanja lima, ali je prilagođeno njegovoj upotrebi. Aluminij-magnezijeve legure se obično koriste uz ovu metodu, i mogu imati produljenje u superplastičnom procesu do 600%, ali obično ne prelaze 300%. Dijelovi stvoreni superplastičnim oblikovanjem i difuzijskim lijepljenjem koriste se u automobilskoj i zrakoplovnoj primjeni koji nisu strukturni i nisu skupi kao legure visoke čvrstoće.

Nekoliko je prednosti koje imaju dijelovi od metalnog lima koji su prošli superplastično oblikovanje. Budući da njihovi oblici mogu biti razrađeniji i veći zbog povećane sposobnosti rastezanja metala, smanjuju i težinu i cijenu zrakoplova i automobilskih vozila, kao i metalnih dijelova u drugim industrijama. Vrijeme montaže i složenost također su smanjeni jer je potrebno spojiti manje dijelova. Naprezanja između više metalnih dijelova kako stare i reagiraju na promjene temperature također su minimizirana.
Industrija kao cjelina pridonosi širokom spektru istraživanja i novih proizvoda na tom području. Povećana svestranost oblika metalnih limova omogućuje inovacije u novom pojednostavljenju i dizajnu u mnoštvu industrijskih i potrošačkih proizvoda. Superplastično oblikovanje također je ključno za inovacije u aerodinamičkoj i pomorski racionalizaciji.