روش تشکیل سوپرپلاستیک ورق آلیاژ تیتانیوم

روش‌های شکل‌دهی فوق‌پلاستیک ورق‌های آلیاژ تیتانیوم را می‌توان تقریباً به سه نوع زیر تقسیم کرد: (1) شکل‌دهی خلاء. (2) تشکیل فشار هوا (قالب ریزی بادی). (3) قالب گیری فشرده سازی (شکل گیری قالب جفت). دو روش اول، روش‌های رایج تشکیل محصولات پلاستیکی (یا شیشه‌ای) هستند. شکل گیری سوپرپلاستیک صفحه تیتانیوم متعلق به تغییر شکل جریان چسبناک یا نیمه چسبناک است، بنابراین می توان از شکل دهی کم فشار استفاده کرد. فرمینگ فشار هوا را می توان با شکل دهی خلاء نیز ترکیب کرد.
1. روش شکل دهی خلاء
روش شکل دهی خلاء را می توان به روش پانچ و روش قالب تقسیم کرد.
روش پانچ یک روش فرم دهی است که در آن پشم حرارت دیده روی پانچ جذب شده و شکل داخلی قطعه را دارد. برای تشکیل قطعاتی که نیاز به دقت ابعاد داخلی بالایی دارند استفاده می شود. روش قالب روشی است که در آن پشم گرم شده بر روی قالبی به شکل یک قطعه جذب می شود. برای تشکیل قطعاتی که نیاز به دقت ابعادی بالایی دارند استفاده می شود. به طور کلی، اولی برای تشکیل ظروف عمیق و دومی برای تشکیل ظروف کم عمق استفاده می شود.
شکل‌دهی خلاء نیز نوعی فشار هوا است، اما فشار شکل‌دهی تنها می‌تواند یک فشار اتمسفر باشد. بنابراین برای صفحات تیتانیومی فقط می توان قطعاتی با ضخامت نازک، شکل ساده و انحنای ملایم تشکیل داد. برای شکل دادن قطعات با ضخامت ضخیم، شکل پیچیده و تغییر شکل شدید مناسب نیست.

2. روش قالب گیری فشار هوا (روش قالب گیری دمشی) این یک فرآیند برآمدگی خاص است.
فرآیندهای برآمدگی سنتی با برآمدگی مکانیکی، هیدرولیکی یا انفجاری به دست می‌آیند. فشار و انرژی مصرفی نسبتاً زیاد است و به دلیل محدودیت انعطاف پذیری مواد، مقدار تغییر شکل عموماً زیاد نیست. قالب گیری دمشی یک روش قالب گیری است که می تواند تغییر شکل بزرگی را با انرژی کم و فشار کم به دست آورد. این یک فناوری شکل دهی ورق است که با مفاهیم فنی سنتی متفاوت است. از آنجایی که فلز در طی فرآیند تغییر شکل آزاد است، تقریباً تمام توان در کار تغییر شکل مصرف می شود و تلفات اصطکاک بسیار کم است (برای قالب گیری با ضربه آزاد، اتلاف اصطکاک وجود ندارد) که اساساً با سایر شکل دهی های مهر زنی متفاوت است.
قالب گیری دمشی را می توان به قالب گیری دمشی آزاد و قالب گیری دمشی در قالب تقسیم کرد. قالب گیری دمشی در قالب با قالب گیری نیمه قالب مشخص می شود که شبیه قالب گیری خلاء است و همچنین به قالب گیری پانچ و قالب گیری فشرده تقسیم می شود. تفاوت این است که فشار قالب‌گیری می‌تواند بیشتر از یک اتمسفر باشد و سیستم منبع هوا می‌تواند فشار را تنظیم کند، بنابراین می‌توان قطعات پیچیده‌ای را با تغییرات انحنای زیاد ساخت.
(1) روش قالب گیری ضربه آزاد
این یک قالب گیری ضربه ای ساده است. ویژگی آن این است که از قالب استفاده نمی شود و قطعات معمولی دمیده شده قطعات کروی هستند.
(2) روش شکل دهی پانچ
این روش برای تشکیل یک فضای فشار بسته در قسمت بیرونی پنبه صفحه تیتانیوم است. پس از گرم شدن صفحه تیتانیوم تا دمای سوپرپلاستیک، تحت فشار گاز فشرده، پشم دچار تغییر شکل سوپرپلاستیک شده و به تدریج به سطح قالب نزدیک می شود تا زمانی که همان قالب شود. مناسب برای تولید قطعات یکسان با سطح قالب. سطح داخلی قطعات قالب گیری شده دارای دقت ابعادی بالا، شکل دقیق و نسبت ابعاد بزرگ است. پردازش قالب ساده تر است، اما قالب گیری دشوار است و مواد اولیه گران هستند. قسمت پایینی که به این ترتیب شکل می گیرد ضخیم تر از قسمت اطراف است.
(3) روش تشکیل قالب
متفاوت از روش پانچ شکل دهی، یک فضای فشار بسته در داخل پشم ورق تیتانیوم در طول فرآیند شکل دهی تشکیل می شود. سطح بیرونی قطعات تشکیل شده دارای دقت ابعادی بالا و شکل دقیق است. قطعات را می توان راحت تر از قالب خارج کرد و در مصرف مواد خام صرفه جویی کرد. با این حال، عمق و عرض نسبتا کوچک است و پردازش قالب نیز دشوار است. قطعاتی که به این ترتیب شکل می گیرند در پایین نازک تر از اطراف هستند.
3. روش قالب گیری
از قالب کوپلینگ استفاده کنید. تفاوت با پرس معمولی این است که دما بالا و سرعت قالب گیری بسیار کندتر است.
از آنجایی که ساخت قالب‌های جفت فلزی در دمای فوق‌پلاستیک صفحات تیتانیوم دشوار است و دقت تطبیق نیز دشوار است (به‌ویژه برای قالب‌هایی با اشکال پیچیده)، شکل‌دهی سوپرپلاستیک صفحات تیتانیوم به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.