التشكيل فائق اللدونة

كيف تعمل

1. 1

   تثبيت الصفيحة. توضع صفيحة مسطحة من سبيكة فائقة اللدونة فوق قالب فيه تجويف (الشكل المجوّف للقطعة). يضغط غطاء محكم على حافتها فيصنع إحكامًا مانعًا للغاز.

2. 2

   تسخين كل شيء. تُوصل ألواح التسخين (صفائح مكبس ساخنة) القالب والصفيحة إلى حرارة التشكيل: نحو 450–520 °C لألومنيوم 5083، ونحو 900 °C لتيتانيوم Ti-6Al-4V.

3. 3

   نفخ الغاز. يتدفق الأرجون (غاز خامل يمنع المعدن الساخن من التفاعل مع الهواء) فوق الصفيحة بضغط منخفض، عادةً نحو 10–30 بار.

4. 4

   تركها تتمدد ببطء. تنتفخ الصفيحة كفقاعة صابون بينما يخرج الهواء الذي تحتها عبر فتحات تنفيس. يرتفع الضغط تدريجيًا، فيتمدد المعدن ببطء، على مدى دقائق إلى ساعات، دون أن يتمزق. تنزلق حبيباته الدقيقة (البلورات التي يتكون منها المعدن) بعضها فوق بعض، مما يتيح تمددًا بمئات بالمئة.

5. 5

   ملء القالب ثم الفتح. تلامس الصفيحة جدران التجويف وتصل إلى الزوايا آخرًا، لذلك تكون الزوايا الأرق. يُفتح المكبس وتُرفع القطعة الساخنة، وتُقلَّم حافتها المثبتة (الشفة).

حقائق أساسية

المواد

سبائك فائقة اللدونة دقيقة الحبيبات: تيتانيوم Ti-6Al-4V، ألومنيوم 5083 وبعض سبائك الألومنيوم والليثيوم، وبعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ

القطع النموذجية

أبواب الطائرات، ألواح الوصول والقنوات، ألواح هياكل سيارات بكميات قليلة، هياكل مجوّفة معزّزة

حجم القطعة

من دعامات صغيرة إلى ألواح بطول بضعة أمتار

الدقة

قريبة من شكل القالب، عادةً بضعة أعشار المليمتر على جانب القالب، مع ارتداد مرن شبه معدوم

تشطيب السطح

ناعم على جانب القالب؛ والتيتانيوم يحتاج إلى تنظيف لإزالة جلد سطحي صلب غني بالأكسجين

حجم الدفعة المناسب

سلاسل صغيرة إلى متوسطة: مئات إلى بضعة آلاف من القطع في السنة

كلفة العدّة والآلة

قالب واحد فقط، من فولاذ مقاوم للحرارة أو سيراميك، أرخص من قوالب الختم المتطابقة؛ والمكبس المسخّن استثمار كبير

السرعة

بطيء: نحو 15 دقيقة إلى بضع ساعات للقطعة، وأسرع في الألومنيوم منه في التيتانيوم

نقاط القوة والحدود

أين تُستخدم

• هياكل الطائراتأبواب وألواح وصول وقنوات من التيتانيوم والألومنيوم
• المحركات النفاثةريش مراوح مجوّفة من التيتانيوم، تُصنع بدمج SPF مع الربط بالانتشار
• السياراتألواح هياكل ألومنيوم للسيارات الرياضية والفاخرة بكميات قليلة
• العمارةألواح واجهات وتكسية من الألومنيوم المنحني

كيف تتعرف عليها

• أشكال عميقة وناعمة بحواف ليّنة مصنوعة من صفيحة واحدة، بلا لحامات أو وصلات.
• جانب واحد حاد وناعم (جانب القالب)؛ ويُظهر الجانب الآخر تفاصيل أنعم وأكثر استدارة.
• سماكة متفاوتة: أرق في الزوايا والجيوب العميقة، وتُرى على الحافة المقطوعة.
• يسحب أعمق مما يستطيعه مكبس عادي، دائمًا بأنصاف أقطار سخية.

قارنها بـ

شاهدها

Superform USA- Superplastic forming - Cavity forming technique

superformusa · الطريقة الأساسية: يدفع الغاز الصفيحة الساخنة إلى تجويف قالب أنثوي

Superform USA- Superplastic forming - Bubble forming technique

superformusa · نسخة بديلة: تُنفخ الصفيحة أولًا إلى فقاعة ثم تُشكَّل فوق أداة ذكرية

Superformed Aluminium Body Panels for the Morgan Supersport Aeromax

superformuk · ألواح هياكل سيارات حقيقية تخرج من الإنتاج

Kirkham University Superplastic Forming Aluminum Coupe Rear Wheel Well

David Kirkham · لقطات من أرضية الورشة لقطعة مشكّلة تغادر المكبس الساخن

شاهد صورًا حقيقية

• ويكيبيديا: التشكيل فائق اللدونة — المبدأ ودرجات الحرارة وأمثلة من الطائرات؛ نص في الغالب
• ويكيبيديا: فائقية اللدونة — علم المواد وراء التمدد الشديد
• البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز