什么是超塑成型?

2021年01月18日

超塑成型(SPF)是一种高级的成型技术,用于制造复杂近净形并拥有各向同性的机械性能和优秀表面的器件。“超塑”这个词指的是某种晶态材料在特定条件下进行极限形变的能力。在正确的温度下,通常在接近材料的融点和应变速率时, 材料可以延展远超其典型断裂点高至它常规尺寸的200-1000%。其中一个关键点是材料在其超塑状态下倾向于抵抗颈缩,一种局部减薄会导致拉伸失效。气压法是更受欢迎的一种在部件表面均压的方式,可进一步帮助均匀形变。

许多种钛,铝和镍基合金,以及一些不锈钢,展现出超塑性,是超塑成型工艺的主要选手。例如许多铝合金,在470–520°C (878–968°F)的广阔温度范围和大约350—1500 kPa超宽压力范围内可以超塑形变。这使得铝板能够加热并拉伸到与复杂模具形状的密切接触中,从而开发各种近净形状产品,如电子外壳、汽车车身面板、车辆和中转装置等。

工艺技术的进步使吞吐量更快,使得汽车零部件等大批量应用更具成本竞争力。 这些工艺称为快速塑料成形 QPF 或高速吹塑 HSBF),均基于超塑料成型原理。

超塑成形的挑战

超塑成型的难点之一是中间材料与模具之间存在接触摩擦,从而产生不良的表面缺陷。当铝被加热到超塑性状态并受到压缩力影响时,特别容易受到被称为起毛的磨损现象的影响。

“起毛”是由黏力和摩擦力同事作用下引起的一种不均匀分布的粗糙表面。在压力环境下当超塑性铝接触到模具表面,两个表面有可能粘附在一起。这使得金属延展时流向差异。材料沉积在模具上并且呈现刮擦或者凹痕的表面,表现出“起毛”的状态。

这个问题的解决方案是利用高温润滑剂来抑制金属表面间的摩擦。

氮化硼润滑剂和超塑成型脱模剂

氮化硼(BN)是一种拥有高度润滑作用,无磨耗特性和30—300 W/mK高导热性的出色耐火材料。这些不同特性的组合使得BN成为了一种高温金属成型用理想的润滑材料和脱模剂。

氮化硼涂料已经在大气压超塑成型的应用中成功使用,可以使用在高达800°C (1472°F)的温度下。这远超铝材料的延展温度,并且可以有效减少“起毛”,在超速成型的整个过程中维持材料的优质表面。

来自于圣戈班氮化硼事业部的超塑成型解决方案

圣戈班氮化硼是世界领先的基于氮化硼粉末和中间产品的材料供应商。我们的Combat® 氮化硼涂料是对应受磨损摩擦现象干扰超塑成型工艺的表面质量和组件厚度的理想解决方案。它在高达850°C (1562°C)温度下不会氧化,是简易化去除固化金属提升良率的优秀润滑剂。

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