شکل دهی سوپرپلاستیک به سنگ بنای تولید قطعات تیتانیومی با دیواره نازک{0} پیچیده برای بدنه هواپیما و سیستم های پیشران تبدیل شده است. در میان روشهای موجود، شکلدهی تحت فشار گاز و شکلدهی خلاء دو روشی هستند که بیشترین کاربرد را دارند. انتخاب آنها مستقیماً بر دقت ابعاد، توزیع ضخامت دیوار، هزینه ابزارآلات و زمان تولید تأثیر می گذارد، با این حال انتخاب اغلب اشتباه گرفته می شود. این تصمیم به هندسه قطعه، ضخامت ورق، بزرگی تغییر شکل مورد نیاز، و دقت مورد نیاز در سطوح داخلی در مقابل سطوح خارجی بستگی دارد.
شکل دهی خلاء بر روی اختلاف فشار محدود به یک اتمسفر عمل می کند. برای قطعاتی که نیاز به دقت ابعاد داخلی دارند، مانند ظروف عمیق، یا از قالب نر برای دقت سطح خارجی در قسمت های کم عمق استفاده می کند. نیروی محرکه کم است، که فرآیند را به اندازهگیریهای نازک-معمولاً کمتر از دو میلیمتر-و به اشکال با انحنای ملایم و نسبتهای کشش کم عمق محدود میکند. در صورت وجود این شرایط، شکلدهی خلاء، قطعات تمیز شده و اکسیداسیون{5}}را با حداقل تنش پسماند و بدون برگشت فنری، همه با هزینه تجهیزات کم ارائه میکند. سادگی آن، آن را برای-فرفرینگهای غیرساختاری، بازتابندههای آنتن، و محفظههای تیتانیوم درجه پزشکی-جذاب میکند.
در مقابل، تشکیل فشار گاز، آرگون بی اثر را در فشارهای تنظیم شده بسیار بالاتر از اتمسفر، که معمولاً بین 0.3 تا 2.0 مگاپاسکال است، معرفی می کند. این نیروی محرکه بالا، کشش های عمیق، انحناهای تیز، و تغییر شکل های کلی بزرگ را امکان پذیر می کند که به تنهایی در خلاء غیرممکن است. این فرآیند میتواند بهعنوان شکلدهی با ضربه آزاد، تولید اشکال متقارن محوری مانند کرههای بدون قالب، یا بهعنوان شکلدهی به کمک قالب با ابزار نر یا ماده اجرا شود. نوع قالب مردانه دارای دقت سطح داخلی بالا و نسبت عمق زیاد-به-است، در حالی که گزینه قالب ماده به قیمت کاهش عمق کشش، قالبگیری و اقتصاد مواد را بهبود میبخشد. برای دیوارهای ساختاری هوافضا، محفظههای موتور و پانلهای کاملاً سفتشده، تشکیل فشار گاز تنها مسیر قابل دوام است.
مکانیسم شکل دهی خود اساساً متفاوت است. در شکلدهی فشار گاز، فلز تحت جریان چسبناک یا نیمه{1}}با حداقل اصطکاک-بهویژه در پیکربندیهای ضربه آزاد- قرار میگیرد، بنابراین تقریباً تمام انرژی اعمالشده به تغییر شکل کمک میکند. این باعث توزیع یکنواخت ضخامت دیوار نسبت به مهر زنی سنتی می شود. شکلدهی خلاء، در حالی که ملایمتر است، فاقد سر فشار برای غلبه بر نازک شدن موضعی یا مجبور کردن ورق به جزئیات قالب است، که اغلب منجر به ضخیمتر شدن بخشهای پایینی نسبت به دیوارههای جانبی در قالبهای مردانه و معکوس در پیکربندیهای قالبهای ماده میشود. این تغییرات ضخامت باید در طول طراحی و برنامه ریزی اضافی ماشینکاری بعدی در نظر گرفته شود.
در عمل، بسیاری از تولیدکنندگان هوافضا رویکرد ترکیبی را اتخاذ می کنند. خلاء در ابتدا برای از بین بردن چین و چروک ها و دستیابی به انطباق شکل اولیه اعمال می شود و به دنبال آن گاز فشار بالا برای شکل گیری دقیق نهایی اعمال می شود. این ترکیب اهرمی برای شروع خلاء بدون چروک-و انطباق دقیق فشار گاز، کاهش زمان چرخه و بهبود تکرارپذیری دارد. توالی ترکیبی به ویژه برای پانلهای بزرگ پوست و اجزای انحنای دوگانه که در آن شکلگیری یک روش- باعث نازک شدن غیرقابل قبول یا عدم تطابق قالب میشود، مؤثر است.
در نهایت، تصمیم گیری در مورد فرآیند به برتری یک روش نیست، بلکه انتخاب ابزار مناسب برای هندسه خاص و الزامات عملکرد است. قطعات نازک، کم عمق و کم{1}}تغییر شکل برای شکل دهی خلاء مناسب هستند. اجزای تغییر شکل عمیق، پیچیده،-بالا نیاز به تشکیل فشار گاز دارند. زمانی که هیچ یک به تنهایی تمامی معیارها را برآورده نمی کند، مسیر ترکیبی یک مصالحه عملی را ارائه می دهد. همانطور که شکلگیری ابرپلاستیک به تکامل خود ادامه میدهد، درک این قابلیتهای متمایز برای مهندسان طراحی و برنامهریزان تولید با هدف متعادل کردن هزینه، کیفیت و یکپارچگی ساختاری در سازههای هوافضای تیتانیوم ضروری است.
