采用超塑成形,能以噸位較小的設備和成本相對低廉的模具,加工形狀復雜的零件或用普通方法難以成形的材料,而且成形后的工件基本上沒有殘余應力。但超塑成形的生產率不高,使用裝置及操作也比較復雜。 (一)真空成形法 這是一種利用抽真空使處于超塑性狀態下的坯料吸附到模具上的工藝方法。它又可分為兩種: (1)凸模真空成形法。該方法如圖1所示,是用來成形內側尺寸準確、形狀簡單的零件。 (2)凹模真空成形法。該方法如圖2所示,是用來成形外形尺寸準確、形狀簡單的零件。

由于成形壓力<0.1MPa,真空成形法不適合成形板厚尺寸較大或高強度材料。
(二)氣壓成形法 這是一種以壓縮氣體為工作介質,使處于超塑性狀態下的坯料依靠用脹形來巾模的工藝方法,如圖1所示。 氣壓成形零件壁厚不均勻是工藝設計時最關鍵的問題之一,主要通過下列方法解決: (1)采用不均加熱方法,使易變薄的部位先處于較低的溫度,后產生變形。 (2)利用摩擦條件,使易變薄的部位先與模具上的活動部分接觸,以增加摩擦,減小變形。 (3)反復成形,即先反向自由脹形,再反向加壓使坯料與模具貼靠。也可以在非超塑性狀態下制作預成形件,再超塑成形。 (4)采用變厚度坯料。
(三)模壓成形法 這種方法是使用成對的模具加工處于超塑性狀態下的坯料。常用于精度要求較高的零件成形。 模壓成形法對模具結構有特殊要求,加工困難。
模具材料 選擇模具材料最重要的因素是材料的熱強度和熱穩定性。下表給出常用模具材料。
常用模具材料
工作溫度 |
成形材料 |
模具材料 |
<30℃ |
鋅合金 |
Cr12、Cr12MoV、GCr15、T8、T10 |
300~500℃ |
鋁合金、銅合金 |
5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2 |
500~800℃ |
鋁合金、銅合金、鋼鈦 |
GH130、GH33、GH37 |
800~1000℃ |
鈦合金、鋼、不銹鋼、鎳合金 |
K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA |
>1000℃ |
鎳合金 |
銅基合金 |
(四)超塑成形用潤滑劑 超塑成形對潤滑劑有如下要求: (1)能防止工件氧化。 (2)不粘模,便于工件脫模。 (3)摩擦系數小。 (4)不腐蝕工件和模具,容易清除。
常用的潤滑劑見下表。
超塑成形用潤滑劑
潤滑劑 |
使用溫度 |
應用范圍 |
硅油 |
<250℃ |
鋅合金 |
苯甲基硅油+石墨 |
<400℃ |
部分鋁合金 |
混合油 |
500℃ |
鋁合金、銅合金 |
水基石墨 |
500~800℃ |
銅合金、鋼 |
炭化硅高油漆 |
800~950℃ |
鈦合金 |
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