采用超塑成形,能以吨位较小的设备和成本相对低廉的模具,加工形状复杂的零件或用普通方法难以成形的材料,而且成形后的工件基本上没有残余应力。但超塑成形的生产率不高,使用装置及操作也比较复杂。 (一)真空成形法 这是一种利用抽真空使处于超塑性状态下的坯料吸附到模具上的工艺方法。它又可分为两种: (1)凸模真空成形法。该方法如图1所示,是用来成形内侧尺寸准确、形状简单的零件。 (2)凹模真空成形法。该方法如图2所示,是用来成形外形尺寸准确、形状简单的零件。
由于成形压力<0.1MPa,真空成形法不适合成形板厚尺寸较大或高强度材料。
(二)气压成形法 这是一种以压缩气体为工作介质,使处于超塑性状态下的坯料依靠用胀形来巾模的工艺方法,如图1所示。 气压成形零件壁厚不均匀是工艺设计时最关键的问题之一,主要通过下列方法解决: (1)采用不均加热方法,使易变薄的部位先处于较低的温度,后产生变形。 (2)利用摩擦条件,使易变薄的部位先与模具上的活动部分接触,以增加摩擦,减小变形。 (3)反复成形,即先反向自由胀形,再反向加压使坯料与模具贴靠。也可以在非超塑性状态下制作预成形件,再超塑成形。 (4)采用变厚度坯料。
(三)模压成形法 这种方法是使用成对的模具加工处于超塑性状态下的坯料。常用于精度要求较高的零件成形。 模压成形法对模具结构有特殊要求,加工困难。
模具材料 选择模具材料最重要的因素是材料的热强度和热稳定性。下表给出常用模具材料。
常用模具材料
工作温度 |
成形材料 |
模具材料 |
<30℃ |
锌合金 |
Cr12、Cr12MoV、GCr15、T8、T10 |
300~500℃ |
铝合金、铜合金 |
5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2 |
500~800℃ |
铝合金、铜合金、钢钛 |
GH130、GH33、GH37 |
800~1000℃ |
钛合金、钢、不锈钢、镍合金 |
K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA |
>1000℃ |
镍合金 |
铜基合金 |
(四)超塑成形用润滑剂 超塑成形对润滑剂有如下要求: (1)能防止工件氧化。 (2)不粘模,便于工件脱模。 (3)摩擦系数小。 (4)不腐蚀工件和模具,容易清除。
常用的润滑剂见下表。
超塑成形用润滑剂
润滑剂 |
使用温度 |
应用范围 |
硅油 |
<250℃ |
锌合金 |
苯甲基硅油+石墨 |
<400℃ |
部分铝合金 |
混合油 |
500℃ |
铝合金、铜合金 |
水基石墨 |
500~800℃ |
铜合金、钢 |
炭化硅高油漆 |
800~950℃ |
钛合金 |
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