การขึ้นรูป Superplastic ของแผ่นไทเทเนียมคืออะไร?

แผ่นโลหะผสมไทเทเนียมแสดงความเป็นพลาสติกที่ไม่ดีที่อุณหภูมิห้องและยากต่อการขึ้นรูป วิธีการขึ้นรูปแบบดั้งเดิมมักประสบปัญหา เช่น กระบวนการที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง และความยากลำบากในการรับรองความแม่นยำของชิ้นส่วน การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีการขึ้นรูปซูเปอร์พลาสติกสำหรับแผ่นโลหะผสมไทเทเนียมได้เปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้ไปอย่างสิ้นเชิง ด้วยการใช้ประโยชน์จากความเป็นพลาสติกที่ไม่ธรรมดาของวัสดุภายใต้สภาวะเฉพาะ ช่วยให้สามารถขึ้นรูปส่วนประกอบที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ เปิดเส้นทางใหม่สำหรับการใช้งานโลหะผสมไทเทเนียมในวงกว้าง

I. หลักการสำคัญของการขึ้นรูปซูเปอร์พลาสติกคืออะไร?

ใช้คุณลักษณะของวัสดุโลหะ-"การยืดตัวสูงพิเศษ- ไม่มีคอ และความเค้นในการไหลต่ำ"- ซึ่งจัดแสดงภายใต้เงื่อนไข "อุณหภูมิเฉพาะและอัตราความเครียดเฉพาะ" ใช้แรงภายนอกเพื่อทำให้วัสดุยึดติดกับโพรงแม่พิมพ์อย่างใกล้ชิด เพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการ สำหรับแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม ความเป็นพลาสติกยิ่งยวดมักจะถูกกระตุ้นภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 0.5-0.7 เท่าของอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสมไทเทเนียม ตัวอย่างเช่น โลหะผสมไทเทเนียม Gr 5 ส่วนใหญ่จะใช้ที่ 850-950 องศา) และที่อัตราความเครียดต่ำ การยืดตัวของวัสดุสามารถเพิ่มจากน้อยกว่า 20% ที่อุณหภูมิห้องเป็นหลายร้อยหรือมากกว่าหนึ่งพันเปอร์เซ็นต์ ทำให้มีพลาสติกสำรองเพียงพอสำหรับการขึ้นรูปโครงสร้างที่ซับซ้อน

ครั้งที่สองเทคโนโลยีการขึ้นรูปซูเปอร์พลาสติกหลักมีอะไรบ้าง

การขึ้นรูปซูเปอร์พลาสติกของแผ่นโลหะผสมไททาเนียมมีศูนย์กลางอยู่ที่การขึ้นรูปด้วยแรงดันอากาศ การขึ้นรูปสุญญากาศ และการขึ้นรูปด้วยการอัดแม่พิมพ์ แต่ละกระบวนการได้รับการปรับให้เข้ากับสถานการณ์ที่แตกต่างกันตามคุณลักษณะ โดยมีข้อมูลหลักดังต่อไปนี้:

1. การขึ้นรูปแรงดันอากาศ

เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดใช้ก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอนเป็นสื่อกลางในการส่งแรงกดแผ่นโลหะผสมไทเทเนียมซุปเปอร์พลาสติกอุณหภูมิสูง-กับแม่พิมพ์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ การขึ้นรูปแบบเป่า และการขึ้นรูปแบบดูด:

• การขึ้นรูป: ก๊าซแรงดันสูง-ดันแผ่นให้พอดีกับแม่พิมพ์ตัวเมีย เหมาะสำหรับเปลือกโค้งที่ซับซ้อน เช่น -โครงเครื่องยนต์และผิวหนังเครื่องบิน
• การขึ้นรูปด้วยแรงดูด: การขึ้นรูปด้วยแรงดันลบด้วยอุปกรณ์ที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากที่เป็นชิ้นส่วนผนังบาง-ขนาดเล็กและขนาดกลาง-
• ข้อได้เปรียบหลัก: การส่งผ่านแรงที่สม่ำเสมอ การป้องกันการทำให้ผอมบาง/แตกร้าวเฉพาะที่ คุณภาพพื้นผิวที่สูงและความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วน และแม่พิมพ์ที่เรียบง่ายและทนทาน

2. การขึ้นรูปสุญญากาศ

การขึ้นรูปแรงดันอากาศเวอร์ชันที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งใช้แรงดันลบสุญญากาศสูงเป็นกำลังในการขึ้นรูปแผ่นงานผ่านความแตกต่างของแรงดันทั้งสองด้านของแผ่น โดยมีแรงดันน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1MPa:

• สถานการณ์การใช้งาน: ชิ้นส่วนโครงสร้างเรียบง่ายที่มีผนังบาง- เช่น ตัวสะท้อนแสงเสาอากาศของยานอวกาศ และส่วนประกอบที่มีความแม่นยำทางการแพทย์
• ข้อดีหลัก: การขึ้นรูปที่อ่อนโยนโดยสร้างความเสียหายให้กับวัสดุเพียงเล็กน้อยและต้นทุนอุปกรณ์ต่ำ สุญญากาศป้องกัน-การเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้มั่นใจในคุณสมบัติทางกล สามารถใช้ร่วมกับพันธะแบบกระจายเพื่อให้ได้ "การขึ้นรูป-การเชื่อม" แบบบูรณาการ (เช่น ชิ้นส่วนโครงสร้างรังผึ้งหลาย-ชั้น)

3. การขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูป

แผ่นงานถูกเปลี่ยนรูปด้วยแรงดันโดยตรงจากแม่พิมพ์ด้านบนและด้านล่าง มักจะรวมกับเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยความร้อน (แม่พิมพ์และแผ่นงานอยู่ที่อุณหภูมิเดียวกัน) เพื่อลดข้อบกพร่อง:

• สถานการณ์การใช้งาน: การผลิตจำนวนมากสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง-ขนาดใหญ่- เช่น โครงเครื่องบินขนาดใหญ่และตัวขีปนาวุธ
• ข้อได้เปรียบหลัก: ขึ้นรูปได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง สามารถรับรู้ถึงโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น บอสและซี่โครง เทคโนโลยีไอโซเทอร์มอลป้องกันการเสียรูปและความเครียดภายในที่ไม่สม่ำเสมอ
• หมายเหตุ: ข้อกำหนดที่สูงสำหรับวัสดุแม่พิมพ์และความแม่นยำ ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูง