Эта технология нашла широкое применение применительно к магниевым, алюминиевым, а также титановым сплавам. На рис. 1-5 показаны детали из титановых сплавов, полученные точной изотермической штамповкой. Благодаря однородной мелкозернистой структуре изотермическая штамповка в условиях сверхпластичности позволяет получить деталь за один переход, что позволяет в 2-5 раз снизить расход материала, на 25-30% уменьшить трудоемкость механической обработки, до 0.8 повысить коэффициент необрабатываемых поверхностей, заметно повысить надежность и ресурс изделий.
Технологические разработки
Среди фундаментальных и прикладных направлений наибольшее развитие в институте получило направление, связанное с обработкой металлических материалов с целью измельчения микроструктуры, поскольку это ведет к значительному улучшению их технологических и прочностных свойств. Развитие этого направления привело к разработке нового универсального метода объемного наноструктурирования металлов и сплавов, включая труднодеформируемые материалы, который был доведен до уровня полупромышленных технологий.
Технологический процесс штамповки поршней для двигателей внутреннего сгорания из сложнолегированных силуминов с содержанием Si до 35% позволяет изготавливать моно- и биметаллические поршни диаметром до 400 мм. Этот процесс по сравнению с традиционным (литьем) обеспечивает повышение прочностных характеристик материала поршней в 1,2-1,5 раза, пластичности в 3-10 раз и длительной прочности на 10-15%.
Эта принципиально новая технология изготовления точных заготовок с развитыми полостями базируется на горячей локальной деформации в условиях сверхпластичности. Для нее в ИПСМ РАН используются раскатные станы СРД-800 российского производства и PNC-600 производства Leifeld Co. (Германия), оснащенные печами для нагрева заготовок и поддержания необходимой температуры (рис. 1). На первом стане заготовка с предварительно подготовленной мелкозернистой микроструктурой размещается в печи стана, зажимается центральными держателями, нагревается и приводится во вращение.
Традиционная технология изготовления шаробаллонов заключается в сварке плавлением (электронно-лучевая, лазерная или аргонодуговая сварка) двух полусфер. Разработанная специалистами ИПСМ РАН технология включает сварку давлением двух листовых заготовок с мелкозернистой структурой по периметру и их последующую формовку газом (аргоном) в условиях сверхпластичности. Эта технология обеспечивает структурную однородность и изотропность механических свойств по всему объему сферического баллона.