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Formación superplástica

El conformado superplástico es un proceso industrial utilizado para crear componentes precisos y complejos a partir de materiales superplásticos .

Proceso

El material se calienta primero para promover la superplasticidad . Para aleaciones de titanio, por ejemplo, Ti 6Al 4V y algunos aceros inoxidables, esto es alrededor de 900 °C (1,650 °F) y para aleaciones de aluminio, por ejemplo, AA5083, está entre 450 y 520 °C. En este estado, el material se vuelve blando, por lo que se pueden aplicar procesos que generalmente se usan en plásticos, como: termoformado , conformado por soplado y conformado al vacío . [1] Se aplica presión de gas inerte en la lámina superplástica forzándola a entrar en una matriz hembra. Un agente desmoldante, como ZYP Coatings JK-41, también se usa comúnmente en moldes para facilitar la liberación de la matriz. Esto permite que el proceso tenga alta precisión.

Ventajas y desventajas

La principal ventaja de este proceso es que puede formar piezas de trabajo grandes y complejas en una sola operación. El producto terminado tiene una precisión excelente y un acabado superficial fino . Tampoco sufre de recuperación elástica o tensiones residuales . Los productos también se pueden hacer más grandes para eliminar conjuntos o reducir el peso, lo que es fundamental en aplicaciones aeroespaciales . [1] Menor resistencia requerida y menores costos de herramientas. McDonnell Douglas utilizó la tecnología de diseño y producción SPF en el F-15 en la década de 1980, [ cita requerida ] mientras que en Europa se puede encontrar un ejemplo de aplicación en algunos conjuntos del Eurofighter Typhoon [2] [3] (por ejemplo, paneles del compartimiento del motor, planos delanteros, slats).

La mayor desventaja del proceso es su lenta velocidad de formación. Los tiempos de ciclo varían de dos minutos a dos horas, por lo que generalmente se utiliza en aplicaciones de producción de bajo volumen. [4] [1] Otra desventaja es la falta de uniformidad del espesor de la pieza producida. [5] Se utilizan varios métodos para mejorar la uniformidad del espesor de las piezas SPF. Uno es aplicar un perfil de presión de gas variable diseñado en lugar de una presión constante. [6] Otro enfoque es adaptar la fricción de contacto entre la superficie de la matriz y la lámina superplástica. [7]

Véase también

Referencias

  1. ^ abc E. Degarmo, J. Black y R. Kohser, Materiales y procesos en la fabricación (9.ª ed.), 2003, Wiley, ISBN  0-471-65653-4 .
  2. ^ Hoyle, Craig (mayo de 2007). "Las técnicas de producción del Eurofighter impulsan a BAE Systems". FlightGlobal .
  3. ^ "Folleto de presentación de Airbus Defence and Space Aerostructures" (PDF) . Airbus Defence and Space Aerostructures . Febrero de 2021.
  4. ^ Jarrar, Firas; Jafar, Reem; Tulupova, Olga; Enikeev, Farid; Al-Huniti, Naser (enero de 2016). "Modelado constitutivo para la simulación de la formación superplástica de AA5083". Materials Science Forum . 838–839: 512–517. doi :10.4028/www.scientific.net/MSF.838-839.512. ISSN  1662-9752.
  5. ^ F. Jarrar, M. Liewald, P. Schmid y A. Fortanier, Formación superplástica de canales triangulares con radios agudos, Journal of Materials Engineering and Performance, 2014, 23(4), pág. 1313-1320.
  6. ^ FS Jarrar, LG Hector Jr., MK Khraisheh y K. Deshpande, Predicción del perfil de presión de gas a partir de trayectorias de deformación con velocidad de deformación variable en la formación de abultamiento AA5083, Journal of Materials Engineering and Performance, 2012, 21(11), pág. 2263–2273.
  7. ^ 12. MI Albakri, FS Jarrar y MK Khraisheh, Efectos de la distribución de la fricción interfacial en la formación superplástica de AA5083, Journal of Engineering Materials and Technology, 2011, 133, pág. 031008-031014.