Надпластичне формування стало наріжним каменем у виробництві складних тонкостінних{0}}титанових деталей для корпусів літаків і силових установок. Серед доступних методів найбільш часто застосовуються формування під тиском газу та вакуумне формування. Їх вибір безпосередньо впливає на точність розмірів, розподіл товщини стінок, вартість інструменту та час виробництва, але вибір часто неправильно розуміють. Рішення залежить від геометрії деталей, товщини листа, необхідної величини деформації та точності, необхідної для внутрішніх і зовнішніх поверхонь.
Вакуумне формування працює на різниці тиску, обмеженій однією атмосферою. У ньому використовується або зовнішня матриця для компонентів, які вимагають точності внутрішніх розмірів, наприклад глибокі контейнери, або жіноча матриця для точності зовнішньої поверхні в більш дрібних частинах. Рушійна сила скромна, що обмежує процес тонкими розмірами-зазвичай менше двох міліметрів-і формами з м’якою кривизною та невеликим коефіцієнтом витягування. Якщо ці умови виконуються, вакуумне формування дає чисті, -захищені від окислення деталі з мінімальною залишковою напругою та без віддачі, і все це за низької вартості обладнання. Його простота робить його привабливим для не-структурних обтічників, рефлекторів для антен і деяких титанових корпусів медичного-класу.
Формування під тиском газу, навпаки, вводить інертний аргон при регульованому тиску значно вище атмосферного, зазвичай коливається від 0,3 до 2,0 МПа. Ця підвищена рушійна сила забезпечує глибоку витяжку, різкі викривлення та великі загальні деформації, які були б неможливі за одного лише вакууму. Процес може виконуватись у формі вільного видувного формування, створюючи осесиметричні форми, як-от сфери, без матриці, або як-формування за допомогою штампа за допомогою чоловічого або жіночого інструменту. Варіант матриці забезпечує високу точність внутрішньої-поверхні та велике співвідношення глибини-до-ширини, тоді як варіант матриці покращує вилучення з форми та економію матеріалу за рахунок меншої глибини витяжки. Для аерокосмічних структурних перегородок, кожухів двигунів і цілісних посилених панелей формування під тиском газу є єдиним життєздатним шляхом.
Принципово відрізняється сам механізм формування. Під час формування тиском газу метал зазнає в’язкої або напів{1}}в’язкої течії з мінімальним тертям-особливо в конфігураціях вільного удару-тому майже вся докладена енергія сприяє деформації. Це сприяє більш рівномірному розподілу товщини стінки, ніж традиційне штампування. Вакуумне формування, незважаючи на те, що воно м’яке, не має напору, щоб подолати локальне стоншення або натиснути лист на дрібні деталі матриці, що часто призводить до більш товстих нижніх секцій відносно бічних стінок у зовнішніх-налаштуваннях матриці та навпаки у внутрішніх-конфігураціях матриці. Ці варіації товщини необхідно враховувати під час проектування та планування подальшого припуску на обробку.
На практиці багато виробників аерокосмічної техніки використовують гібридний підхід. Спочатку застосовується вакуум для усунення зморшок і досягнення попередньої відповідності форми, а потім газ під високим-тиском для остаточного точного формування. Ця комбінація використовує-запуск вакууму без зморшок і детальну відповідність тиску газу, скорочуючи час циклу та покращуючи повторюваність. Гібридна послідовність особливо ефективна для великих панелей шкіри та компонентів із подвійною-кривиною, де формування одним-методом призведе до неприйнятного потоншення або невідповідності матриці.
Зрештою, технологічне рішення залежить не від того, чи один із методів є кращим, а від вибору правильного інструменту для конкретної геометрії та вимог до продуктивності. Тонкі, неглибокі деталі з низькою-деформацією підходять для вакуумного формування; глибокі, складні, високо{2}}деформаційні компоненти потребують формування тиску газу. Якщо жоден із них не відповідає всім критеріям, гібридний маршрут пропонує практичний компроміс. Оскільки надпластичне формування продовжує розвиватися, розуміння цих відмінних можливостей залишається важливим для інженерів-конструкторів і планувальників виробництва, які прагнуть збалансувати вартість, якість і структурну цілісність титанових аерокосмічних конструкцій.
