Pelajaran 4.7MendeformasiBab 4 · Pembentukan pelat dan tabung

Superplastic forming

Gas panas meniup pelat superplastis ke dalam satu die

Superplastic forming (SPF) memanaskan pelat khusus berbutir halus sampai dapat meregang beberapa kali panjangnya, seperti permen karet hangat. Tekanan gas kemudian meniupnya perlahan ke dalam die satu sisi (cetakan baja berbentuk). Ini mengubah satu pelat menjadi panel dalam yang kompleks, seperti pintu pesawat dan bodi mobil sport, yang jika tidak akan membutuhkan banyak potongan.

Foto: San Diego Air & Space Museum Archives, Public domain, melalui Wikimedia Commons

superplastic forming · jepit dan panaskan, tiup dengan gas, buka dan keluarkanBaca panel dari kiri ke kanan; angka berlingkar sesuai dengan langkah di bawah.

Cara kerjanya

Jepit pelat. Pelat datar dari paduan superplastis diletakkan di atas die dengan rongga (bentuk cekung dari part). Tutup yang tertutup rapat menekan tepinya, membuat segel kedap gas.
Panaskan semuanya. Platen yang dipanaskan (pelat press panas) membawa die dan pelat ke suhu pembentukan: sekitar 450–520 °C untuk aluminium 5083, sekitar 900 °C untuk titanium Ti-6Al-4V.
Tiupkan gas. Argon (gas inert yang mencegah logam panas bereaksi dengan udara) mengalir masuk di atas pelat pada tekanan rendah, biasanya sekitar 10–30 bar.
Biarkan meregang perlahan. Pelat menggembung seperti gelembung sabun sementara udara di bawahnya keluar lewat ventilasi. Tekanan naik bertahap, sehingga logam meregang perlahan, selama menit hingga jam, tanpa robek. Butirannya yang kecil (kristal penyusun logam) saling bergeser, memungkinkan peregangan hingga beberapa ratus persen.
Isi die, lalu buka. Pelat menyentuh dinding rongga dan mencapai sudut paling akhir, sehingga sudut menjadi bagian paling tipis. Press terbuka, part panas diangkat keluar, dan flange-nya (tepi yang dijepit) dipotong.

Fakta kunci

Material: Paduan superplastis berbutir halus: titanium Ti-6Al-4V, aluminium 5083 dan beberapa paduan aluminium-litium, beberapa baja nirkarat
Komponen khas: Pintu pesawat, panel akses dan saluran, panel bodi mobil volume rendah, struktur berongga yang diperkuat
Ukuran komponen: Dari braket kecil hingga panel sepanjang beberapa meter
Presisi: Mendekati bentuk die, biasanya beberapa persepuluh milimeter pada sisi die, dengan hampir tanpa springback (pantulan elastis)
Hasil permukaan: Halus pada sisi die; titanium perlu dibersihkan untuk menghilangkan kulit permukaan yang keras dan kaya oksigen
Ukuran batch yang cocok: Seri kecil hingga menengah: ratusan hingga beberapa ribu part per tahun
Biaya perkakas dan mesin: Hanya satu die, dari baja tahan panas atau keramik, lebih murah daripada die stamping berpasangan; press berpemanas adalah investasi besar
Kecepatan: Lambat: kira-kira 15 menit hingga beberapa jam per part, lebih cepat untuk aluminium daripada titanium

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Bentuk dalam yang kompleks dalam satu potong, menggantikan rakitan banyak part
Hanya butuh satu die, sehingga biaya perkakas lebih rendah
Hampir tanpa springback, sehingga bentuk akurat
Dengan diffusion bonding (pelat dilebur di bawah panas dan tekanan), membuat struktur berongga yang diperkuat

Batasan

Siklus lambat: menit hingga jam per part
Membutuhkan paduan khusus berbutir halus yang lebih mahal
Ketebalan tidak merata: sudut dan kantong dalam menipis
Proses panas dan boros energi; titanium membutuhkan gas pelindung dan pembersihan permukaan

Di mana dipakai

Struktur pesawatPintu, panel akses, dan saluran dari titanium dan aluminium
Mesin jetBilah kipas titanium berongga, dibuat dengan menggabungkan SPF dengan diffusion bonding
OtomotifPanel bodi aluminium untuk mobil sport dan mewah volume rendah
ArsitekturPanel fasad dan pelapis aluminium melengkung

Cara mengenalinya

Bentuk dalam, halus, dengan tepi lembut dari satu pelat, tanpa las atau sambungan.
Satu sisi tajam dan halus (sisi die); sisi lainnya menunjukkan detail yang lebih lembut dan membulat.
Ketebalan yang bervariasi: lebih tipis di sudut dan kantong dalam, terlihat pada tepi potongan.
Menarik lebih dalam daripada yang bisa dilakukan press biasa, selalu dengan radius yang lapang.

Bandingkan dengan

Stamping dan deep drawing4.2dingin, cepat, dan dengan dua die berpasangan, tetapi bentuk harus lebih dangkal dan die lebih mahal.Hydroforming4.5juga tekanan fluida terhadap satu die, tetapi dingin, dengan air atau oli pada tekanan jauh lebih tinggi.Thermoforming2.4sepupu plastiknya: pelat plastik yang dipanaskan ditarik ke cetakan dengan vakum atau tekanan udara.

Tonton

superformusa · Metode inti: gas meniup pelat panas ke dalam rongga die betina

superformusa · Varian: pelat pertama-tama ditiup menjadi gelembung, lalu dibentuk di atas perkakas jantan

superformuk · Panel bodi mobil sungguhan keluar dari produksi

David Kirkham · Rekaman lantai bengkel part terbentuk yang keluar dari press panas

Lihat foto asli

Wikipedia: Superplastic forming — prinsip, suhu, dan contoh pesawat; sebagian besar teks
Wikipedia: Superplasticity — ilmu material di balik peregangan ekstrem
Pencarian foto Wikimedia Commons

Ingat

Paduan superplastis meregang beberapa ratus persen saat panas dan ditarik perlahan.
Tekanan gas mendorong pelat ke satu die satu sisi, sehingga perkakas tetap sederhana.
Ideal untuk panel dalam dan kompleks dalam satu potong; harganya adalah siklus lambat dan sudut yang tipis.