Quel est le formage superplastique des feuilles de titane ?

Feuilles d'alliage de titaneprésentent une mauvaise plasticité à température ambiante et sont difficiles à former. Les méthodes de formage traditionnelles sont souvent confrontées à des problèmes tels que des processus complexes, des coûts élevés et des difficultés à garantir la précision des pièces. L’émergence de la technologie de formage superplastique des tôles en alliage de titane a complètement changé cette situation. En tirant parti de l’extraordinaire plasticité des matériaux dans des conditions spécifiques, il permet le formage intégré de précision de composants complexes, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour une large application des alliages de titane.

I. Quel est le principe de base du formage superplastique ?

Il utilise les caractéristiques des matériaux métalliques-"allongement ultra-ultra-, absence de striction et faible contrainte d'écoulement"-exposées dans des conditions de "température et vitesse de déformation spécifiques". Une force externe est appliquée pour faire adhérer étroitement le matériau à la cavité du moule, obtenant ainsi des pièces de la forme souhaitée. Pour les tôles en alliage de titane, leur superplasticité est généralement activée dans une certaine plage de température (généralement 0,5 à 0,7 fois la température de recristallisation de l'alliage de titane ; par exemple, l'alliage de titane Gr 5 est principalement utilisé à 850-950 degrés) et à une faible vitesse de déformation. L'allongement du matériau peut être augmenté de moins de 20 % à température ambiante à plusieurs centaines, voire plus de mille pour cent, offrant ainsi une réserve plastique suffisante pour la formation de structures complexes.

II.Quelles sont les principales technologies de formage des superplastiques ?

Le formage superplastique des feuilles d'alliage de titane est centré sur le formage sous pression d'air, le formage sous vide et le formage par pressage. Chaque processus est adapté à différents scénarios en fonction de ses caractéristiques, avec les informations de base suivantes :

1. Formation de pression atmosphérique

La technologie la plus largement utilisée utilise des gaz inertes tels que l'argon comme moyen de transmission de force pour presser la feuille d'alliage de titane superplastique à haute température -contre le moule. Il est divisé en deux types : le formage par soufflage et le formage par aspiration :

• Formage par soufflage : un gaz à haute-pression pousse la feuille pour s'adapter au moule femelle, adapté aux coques incurvées complexes telles que les-carters de moteurs d'avion et les revêtements d'avion ;
• Formage par aspiration : formage par pression négative avec un équipement simple et à faible coût, adapté à la production en série de pièces à parois minces de petite et moyenne taille-.
• Avantages principaux : transmission uniforme de la force, prévention de l'amincissement/fissuration locale, qualité de surface élevée et précision dimensionnelle des pièces, et moules simples et durables.

2. Formage sous vide

Une version optimisée du formage sous pression d'air, qui utilise une pression négative sous vide poussé comme puissance pour former la feuille grâce à la différence de pression des deux côtés de la feuille, avec une pression inférieure ou égale à 0,1 MPa :

• Scénarios d'application :-pièces structurelles simples à parois minces telles que les réflecteurs d'antennes d'engins spatiaux et les composants médicaux de précision ;
• Avantages principaux : formage en douceur avec peu de dommages au matériau et un faible coût d'équipement ; le vide empêche l'oxydation à haute-température pour garantir les propriétés mécaniques ; peut être combiné avec une liaison par diffusion pour obtenir un "formage-assemblage" intégré (par exemple, des pièces structurelles multi-en nid d'abeille).

3. Formage par pressage

La tôle est déformée par pression directe des moules supérieur et inférieur, souvent associée à une technologie de formage isotherme (le moule et la tôle sont à la même température) pour réduire les défauts :

• Scénarios d'application : production en série de pièces complexes/de grande taille-de haute précision, telles que des châssis d'avions de grande taille et des corps de missiles ;
• Avantages principaux : Formage rapide et haute efficacité, capable de réaliser des structures complexes telles que des bossages et des nervures ; la technologie isotherme empêche les déformations inégales et les contraintes internes ;
• Remarques : Exigences élevées en matière de matériau et de précision du moule, entraînant des coûts de fabrication élevés.