Superplastisk formning av plåt

Sammanfattning: Superplastisk formning av plåt är en tekniskt kvalificerad bearbetningsmetod som under vissa förhållanden erbjuder goda möjligheter att forma komplicerade detaljer i begränsade serier och till rimliga kostnader. Den begränsande faktorn är att formningen sker vid låga töjningshastigheter med långa cykeltider som följd. Avhandlingen behandlar metoder att nedbringa cykeltiderna vid superplastisk formning av plåt och att utveckla de praktiska konsekvenserna av detta. Därmed skulle superplastisk formning bli en slagkraftig teknik inom många nya tillämpningsområden. Kallformbarhet och superplastisk formbarhet har bestämts for två höghållfasta legeringar Supral 100 (Al-6Cu-0.5Zr) och Avesta 223 FAL (Fe-22Cr-5.5Ni-0.02C-3Mo-1.5Mn-0.12N). Avesta 223 FAL är formbar i kallt tillstånd. Genom att förforma plåten 1 kallt tillstånd och därefter forma slutgiltigt superplastiskt är det möjligt att nedbringa cykeltiden. Resultaten visar att den superplastiska formningen bör styras noggrant för att på bästa sätt utnyttja materialets goda töjningsförmåga. De processparametrar som är viktiga för att erhålla ett gott resultat är formningstemperatur och töjningshastighet. De materialparametrar som bestämmer materialets superplastiska egenskaper är materialets kornstorlek samt töjningshastighetskänslighet. Genom att optimera ovanstående parametrar kan cykeltiden nedbringas. Superplastisk formning beskrivs teoretiskt med en matematisk modell och med Finit-Elementberäkningar (FEM). De teoretiska beskrivningarna kontrolleras mot experimentella arbeten. Den matematiska modellen beskriver hur en tunnväggig plåt formas med gas in i ett vinkelspår eller in i ett koniskt hål utan att påverkas av randeffekterna. Av modellen framgår hur plåtens tjocklek förändras under formningen. Modellen visar även hur gastrycket ska regleras under superplastisk formning för att erhålla optimal formningstid dvs formning med jämn och optimal töjningshastighet. Jämförelse med de experimentella resultaten visar att den matematiska modellen gäller framförallt för material med höga värden på töjningshastighetskänsligheten (m-värdet). Jämförelse mellan FEM-beräkningarna och de experimentella arbetena visar att FEM-beräkningar ger kortare formningstid och töjningen är större vid randen än i experimenten. Avvikelser mellan FEMberäkningar och experimentella resultat beror på randzoneffekter. För att undvika uppvärmning av verktyg har den egna idén att forma plåten superplastiskt med varm gas utvecklats. Några försök har utförts för att visa att idén är tillämpbar. Fördelarna med denna teknik är att processen blir enklare och snabbare