Wie funktioniert die superplastische Umformung von Titanlegierungsblechen?

Titanlegierungen weisen eine schlechte Plastizität bei Raumtemperatur, eine hohe Verformungsbeständigkeit und eine erhebliche Rückfederung auf. Herkömmliche Stanz- und Biegeprozesse neigen bei der Herstellung komplexer dünnwandiger Komponenten zu Rissen und Maßungenauigkeiten. Die superplastische Umformtechnologie geht dieses Problem an: durch die Regulierung der Temperatur und der Dehnungsrate, um die Superplastizität zu aktivierenTitanlegierungenDas Blech kann ohne Einschnürung oder Bruch erheblich gedehnt werden, was eine präzise Umformung durch einen viskosen Niederdruckfluss ermöglicht.

 

 

1. Grundprinzip

Das Titanlegierungsblech wird eingespannt und auf die superplastische Temperatur erhitzt.
Die Luft zwischen dem Blech und der Matrize wird evakuiert, um einen Unterdruck zu erzeugen, und das Hochtemperaturblech wird vor dem Abkühlen und Formen durch den atmosphärischen Druckunterschied gezwungen, sich an die Matrize anzupassen.
Da es sich um einen statischen Umformprozess mit niedrigem Druck handelt, der auf einem viskosen Materialfluss basiert, ist keine Gasquelle mit hohem Druck erforderlich.

 

2. Zwei Prozessklassifizierungen

• Die Platte haftet an der Außenfläche des Stempels und ermöglicht so eine präzise Kontrolle der inneren Bauteilabmessungen.
• Die Folie wird an der inneren Hohlraumwand der Matrize adsorbiert, um die Außenabmessungen der Komponenten präzise steuern zu können.

 

3. Prozessvorteile

• Einfache Ausstattung, komfortable Bedienung, geringer Kapitaleinsatz und Werkzeugverschleiß; Geeignet für die Produktion kleiner-bis-großer-dünner{3}}wandiger Teile mit einfachen gekrümmten Oberflächen.
• Niedriger und gleichmäßiger Umformdruck mit sanfter Verformung, frei von Spannungskonzentrationen; Fertigteile weisen keine Rückfederung und eine hervorragende Oberflächenqualität auf.
• Die Umformung erfolgt in einer geschlossenen, sauberen Umgebung, wodurch die Oxidation und Verunreinigung von Titanlegierungen bei hohen Temperaturen verhindert und die mechanischen Eigenschaften stabilisiert werden.

 

4. Prozessbeschränkungen

Die maximale treibende Kraft ist der normale Atmosphärendruck, was zu einer niedrigen Druckdecke führt. Dieses Verfahren ist nur auf flache-gezogene dünn-wandige Teile mit sanften Bogenmaßen anwendbar und kann keine Komponenten mit tiefen{3}Hohlräumen, Teilen mit starker Verformung, komplexen Biegungen oder speziell-geformten gekrümmten Oberflächen herstellen.

 

 

1. Kernpositionierung

Das gängige superplastische Umformverfahren für komplexe dünnwandige Bauteile aus Titanlegierungen, das die unzureichende Antriebskraft beim Vakuumformen ausgleicht und die Bearbeitung hochpräziser komplexer Teile mit großer Verformung ermöglicht.

 

2. Prozessprinzip

Das Titanlegierungsblech wird hermetisch fixiert und auf die superplastische Temperatur erhitzt. Hoch-inertes Gas wie Argon wird auf einer oder beiden Seiten des Blechs eingeleitet. Der Gasdruck und die Dehnungsrate werden präzise gesteuert, um das Blech dazu zu bringen, sich zu dehnen, auszudehnen und sich an den Formhohlraum anzupassen. Basierend auf dem superplastischen viskosen Fluss von Titanlegierungen vermeidet die Gradientendrucksteuerung lokale Blechverdünnungen und Risse und ermöglicht so eine präzise Umformung mit großer Verformung.

 

3. Kernvorteile

• Großer einstellbarer Gasdruckbereich und starke Umformantriebskraft, geeignet für die Herstellung von Teilen mit tiefem Ziehverhältnis, speziell geformten gebogenen Bauteilen und dünnwandigen Hohlstrukturen.
• Kann mit Vakuumformen kombiniert werden: Zunächst wird Vakuumadsorption angewendet, um Falten für die Vorformung zu beseitigen, gefolgt von einer Hochdruckerhöhung für Präzisionsformung, wodurch die Formungsqualität und die Maßhaltigkeit der Komponenten erheblich verbessert werden.
• Gleichmäßige Blechverformung mit kontrollierbarer Wandstärke, frei von Eigenspannungen; Die Komponenten bieten ein hervorragendes Ermüdungsverhalten und stabile mechanische Eigenschaften.

 

4. Prozessbeschränkungen

• Es sind hochpräzise Gasdruckkontrollsysteme und versiegelte Formungsgeräte erforderlich, die mit einem hohen Inertgasverbrauch und hohen Produktionsenergiekosten einhergehen.
• Strenge Anforderungen an die Parametersteuerung; Geringfügige Abweichungen des Gasdrucks oder der Haltezeit können zu einer übermäßigen lokalen Verdünnung oder einer unvollständigen Formung führen.
• Relativ langer Gesamtumformzyklus.

 

 

1. Prozessdefinition

Es wird auch als Matched-Die-Forming bezeichnet und ermöglicht die superplastische Umformung von Titanlegierungsblechen mithilfe gepaarter oberer und unterer starrer Matrizen. Im Gegensatz zum Vakuum- und Gasdruckformen, bei dem eine einzelne Matrize zum Einsatz kommt, gehört es zur plastischen Formung mit starrem Gesenk.

 

2. Formungsprinzip

Das Blech wird auf superplastische Temperatur erhitzt und zwischen passendem Stempel und Matrize platziert. Durch hydraulische Kraft wird die Matrize langsam geschlossen, und mechanischer Druck in Kombination mit der Superplastizität des Materials zwingt das Blech dazu, sich der Hohlraumkontur anzupassen, um Bauteile in einem Schritt präzise zu formen.

 

3. Kernvorteile

• Die Begrenzung durch zwei Matrizen und der steuerbare mechanische Druck sorgen für eine hohe Formgenauigkeit.
• Keine Obergrenze für den Umformdruck; Starre Matrizenbeschränkungen reduzieren Verschiebungen, Konturverzerrungen und ungleichmäßige Wandstärken und bieten eine überlegene geometrische Toleranzleistung.
• Präzise Kontrolle der Verformungspfade, kompatibel mit dünnwandigen Teilen und komplexen Strukturen mit Rillen, Vorsprüngen und Verstärkungsrippen.
• Hohe Umformeffizienz, stabile Massenproduktion und hervorragende Konsistenz der Endprodukte.

 

4. Prozessbeschränkungen

Es sind hochpräzise aufeinander abgestimmte Matrizen erforderlich, was bei hohen Vorabinvestitionen zu hohen Kosten für die Herstellung und Inbetriebnahme der Matrizen führt.

Zwischen Blech und Matrize entsteht starke Reibung; Eine unzureichende Schmierung kann zu Kratzern auf der Oberfläche führen.

Schlechte Anpassungsfähigkeit für besonders-große{{1}große, dünnwandige-Teile mit großen Krümmungen aufgrund ungleichmäßiger Spannungsverteilung, schlechter bei der Gasdruckumformung.

 

 

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