Verfahren zur superplastischen Umformung von Blechen aus einer Titanlegierung

Die superplastischen Umformverfahren für Bleche aus Titanlegierungen lassen sich grob in die folgenden drei Typen einteilen: (1) Vakuumformen; (2) Luftdruckformen (Blasformen); (3) Formpressen (gekoppeltes Formformen). Bei den ersten beiden handelt es sich um gängige Methoden zur Formung von Kunststoff- (oder Glas-)Produkten. Die superplastische Umformung von Titanplatten gehört zur viskosen oder halbviskosen Fließverformung, sodass eine Niederdruckumformung verwendet werden kann. Luftdruckformen kann auch mit Vakuumformen kombiniert werden.
1. Vakuumformverfahren
Das Vakuumformverfahren kann in Stanzverfahren und Matrizenverfahren unterteilt werden.
Das Stanzverfahren ist ein Umformverfahren, bei dem erhitzte Wolle am Stempel adsorbiert wird und die innere Form des Teils erhält. Es wird zum Formen von Teilen verwendet, die eine hohe innere Maßgenauigkeit erfordern. Das Matrizenverfahren ist ein Formverfahren, bei dem erhitzte Wolle auf einer Matrize in Form eines Teils adsorbiert wird. Es wird zum Formen von Teilen verwendet, die eine hohe Maßhaltigkeit erfordern. Im Allgemeinen wird Ersteres zur Bildung tiefer Behälter und Letzteres zur Bildung flacher Behälter verwendet.
Beim Vakuumformen handelt es sich ebenfalls um eine Art Luftdruckformung, allerdings kann der Formdruck nur ein Atmosphärendruck sein. Daher können für Titanplatten nur Teile mit geringer Dicke, einfacher Form und sanfter Krümmung geformt werden. Es eignet sich nicht zum Formen von Teilen mit großer Dicke, komplexer Form und starker Verformung.

2. Luftdruckformverfahren (Blasformverfahren) Hierbei handelt es sich um ein spezielles Ausbeulverfahren.
Herkömmliche Aufwölbungsprozesse werden durch mechanische, hydraulische oder explosionsartige Aufweitung erreicht. Der verwendete Druck und die verwendete Energie sind relativ hoch und aufgrund der begrenzten Materialplastizität ist das Ausmaß der Verformung im Allgemeinen nicht zu groß. Blasformen ist ein Formverfahren, das mit geringer Energie und niedrigem Druck große Verformungen erzielen kann. Es handelt sich um eine Blechformungstechnologie, die sich von herkömmlichen technischen Konzepten unterscheidet. Da das Metall während des Verformungsprozesses frei ist, wird fast die gesamte Kraft für die Verformungsarbeit verbraucht und der Reibungsverlust ist sehr gering (beim freien Blasformen gibt es keinen Reibungsverlust), was sich grundlegend von anderen Stanzformen unterscheidet.
Das Blasformen kann in freies Blasformen und In-Mold-Blasformen unterteilt werden. Das In-Mold-Blasformen ist durch das Halbformformen gekennzeichnet, das dem Vakuumformen ähnelt und auch in Stanzformen und Formpressen unterteilt ist. Der Unterschied besteht darin, dass der Formdruck mehr als eine Atmosphäre betragen kann und das Luftquellensystem den Druck anpassen kann, sodass Formen hergestellt werden können. Komplexe Teile mit großen Krümmungsänderungen.
(1) Freiblasverfahren
Dies ist ein einfaches Blasformen. Sein Merkmal ist, dass keine Form verwendet wird und die typischen geblasenen Teile kugelförmige Teile sind.
(2) Stanzformverfahren
Diese Methode besteht darin, einen geschlossenen Druckraum auf der Außenseite der Titanplattenbaumwolle zu bilden. Nachdem die Titanplatte unter dem Druck von Druckgas auf eine superplastische Temperatur erhitzt wurde, erfährt die Wolle eine superplastische Verformung und nähert sich allmählich der Oberfläche der Form, bis sie mit der Form identisch ist. Perfekte Passform zur Herstellung von Teilen, die mit der Formoberfläche identisch sind. Die Innenfläche der Formteile weist eine hohe Maßhaltigkeit, genaue Form und ein großes Seitenverhältnis auf. Die Verarbeitung der Formen ist einfacher, die Entformung jedoch schwierig und die Rohstoffe teuer. Der Boden des so geformten Teils ist dicker als der umgebende Teil.
(3) Formformverfahren
Anders als beim Stanzumformverfahren wird beim Umformvorgang ein geschlossener Druckraum innerhalb der Titanblechwolle gebildet. Die Außenfläche der Formteile weist eine hohe Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit auf. Teile können leichter entformt werden, wodurch Rohstoffe eingespart werden. Allerdings sind Tiefe und Breite relativ gering und auch die Formverarbeitung ist schwierig. Auf diese Weise geformte Teile sind an der Unterseite dünner als um sie herum.
3. Formverfahren
Verwenden Sie eine Koppelform. Der Unterschied zum herkömmlichen Pressen besteht darin, dass die Temperatur hoch und die Formgeschwindigkeit viel langsamer ist.
Da es bei der superplastischen Temperatur von Titanplatten schwierig ist, Metallkupplungsformen herzustellen und auch die Anpassungsgenauigkeit schwierig ist (insbesondere bei Formen mit komplexen Formen), wird die superplastische Umformung von Titanplatten selten angewendet.