薄板超塑成型

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第707页（1267字）

超塑性是指金属或合金在特定条件下，即低的形变速率(ε=10^－4～10^－2／s)、一定的变形温度和均匀的细晶粒度(晶粒平均直径为0．2～5μm)条件下，其相对延伸率δ超过100%的特性，如钢超过500%、纯钛超过300%、锌铝合金超过1000%。

薄板超塑成型一般选用板厚小于2mm以下、强度较低的超塑性板材，如铝锌合金板、铝基合金板和钛合金板材等，采用真空成型、气压成型和合模成型等方法成型。超塑成型的零件可以直径很小，深度很大，且可一次成型，成型质量很好，零件性能无方向性，如图9－67所示的拉深成型及零件。

图9－67 超塑拉深

a．拉深过程 b．工件 1．冲头(凸模) 2．压板 3．凹模 4．电热元件 5．板坯 6．高压油孔 7．工件

(一)真空成型

真空成型按使用模具的形状又可分为凸模法和凹模法，如图9－68所示。这种方式适用于厚度在2mm以下、强度较低的金属板。

图9－68 真空成型法

a．凸模法 b．凹模法

(二)气压成型

气压成型又称为吹塑成型，是一种特殊的气体胀形方法，可加工板料厚度为0．4～4mm的薄板零件。同样按使用的模具可分为凸模法和凹模法，如图9－69a所示。

图9－69 气压成型法

a．吹塑胀形过程 b．控制毛料变形法

将超塑性金属板料放于模具中，把板料与模具一起加热到规定温度，向模具内吹入压缩空气或氩气，即作压力源，又作保护气体不使钛板受氧化。然后，抽出模具内的空气形成负压，板料将贴紧在凹模或凸模上，并获得所需形状的工件。

气压成型方法的主要问题是使变薄量控制均匀，如图9－69b所示。先吹气使毛料在较大的范围内均匀变薄，把“面积贮存起来”，再抽气使已足够大的面积重新按凸模的形状分配。

图9－70所示为飞机框、梁、罩、盖类钛合金零件，其中图9－70a原为铆接组合框，有8个零件和96个连接件组成，工艺过程繁杂，耗费材料及加工工时，而采用超塑成型法，一次便可将外形、翻边、凸梗、下陷、缺口和加强窝全部制出，制出的整体框架只有一个零件，其工艺过程简化，如图9－71所示。

图9－70 钛合金气压成型件

a．框 b．梁 c．盖

图9－71 整体框气压成型工艺过程