Kaj je superplastično oblikovanje?

Superplastično oblikovanje je specializiran proces obdelave kovin, ki omogoča, da se pločevine iz kovinskih zlitin, kot je aluminij, raztegnejo do dolžine, ki je več kot desetkrat večja od dolžine običajnih zlitin, ne da bi se pri tem poslabšale lastnosti materiala kovine. Postopek omogoča izdelavo zapletenih kovinskih delov, kar odpravlja potrebo po vijakih in pritrdilnih elementih za pritrditev posameznih kovinskih delov skupaj v večjo enoto. Takšno oblikovanje kovin se najpogosteje uporablja v letalski in vesoljski industriji, uporablja pa se tudi za športno opremo, pa tudi v energetskem, obrambnem in medicinskem sektorju.

Znanost o obdelavi kovin, ki se uporablja pri superplastičnem oblikovanju, je razdeljena na tri deformacijske pogoje: mikrozrnatost, transformacija in superplastičnost notranjih napetosti. Najpomembnejša metoda za kovine je superplastičnost mikrozrn, kjer so kristalne strukture zrn velikosti 10 mikronov ali manj. Temperatura kovine mora biti tudi pri približno eni polovici tališča tvorjene kovinske zlitine, stopnje deformacije pa se gibljejo med 0.001 in 0.0001. Ti pogoji omejujejo vrste zlitin, ki bodo pokazale superplastičnost, na majhno število.

Industrijski postopki za superplastično oblikovanje pločevine vključujejo vakuumsko in termoformiranje, globoko vlečenje in difuzijsko lepljenje. Vakuumsko oblikovanje uporablja variacijo tlakov plina za oblikovanje kovine v matrico, medtem ko termoformiranje uporablja uveljavljene postopke, ki so tradicionalni za proizvodnjo termoplastov. Obe metodi sta različici oblikovanja vročega kovinskega plina in imata prednost, da zahtevata samo eno operacijo matrice za ustvarjanje dela.

Globoko vlečenje je običajna metoda, ki se uporablja pri oblikovanju kovin, ki jo je mogoče prilagoditi superplastičnemu oblikovanju. Za dosego superplastičnosti je potrebno utrjevanje z napenjanjem. Pri tem pa sta možna redčenje in pretrganje kovinskega dela, zato običajno ni prednostna izbira.

Difuzijsko lepljenje sprva ni bilo proces oblikovanja pločevine, ampak je bilo prilagojeno njegovi uporabi. Pri metodi se običajno uporabljajo aluminijevo-magnezijeve zlitine, ki imajo lahko v superplastičnem procesu raztezek do 600 %, običajno pa ne presega 300 %. Deli, ustvarjeni s superplastičnim oblikovanjem in difuzijskim lepljenjem, se uporabljajo v avtomobilskih in letalskih aplikacijah, ki niso strukturni in niso tako dragi kot zlitine visoke trdnosti.

Obstaja več prednosti, ki jih imajo deli iz pločevine, ki so bili podvrženi superplastičnemu oblikovanju. Ker so njihove oblike lahko bolj dovršene in večje zaradi povečane sposobnosti raztezanja kovine, zmanjšujejo tako težo in stroške letal in avtomobilskih vozil kot tudi kovinskih delov v drugih panogah. Čas montaže in zapletenost se prav tako zmanjšata, ker je treba med seboj pritrditi manj delov. Prav tako se zmanjšajo napetosti med več kovinskimi deli, ko se starajo in se odzivajo na temperaturne spremembe.
Industrija kot celota prispeva k številnim raziskavam in novim izdelkom na tem področju. Povečana vsestranskost oblik pločevine omogoča inovacije pri novi racionalizaciji in dizajnu v številnih industrijskih in potrošniških izdelkih. Superplastično oblikovanje je ključno tudi za inovacije pri aerodinamični in pomorski racionalizaciji.