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A method for the systematic assessment of lubricant performance during superplastic sheet forming

Abstract

Frictional forces at the die‐sheet interface during superplastic forming play an important role in controlling material flow. As such, lubricious coatings are routinely used to facilitate a low friction flow of sheet metal into the die cavity. They may also act as parting agents and/or oxidation barriers. The selection of coatings for the superplastic forming of Ti‐6Al‐4 V is limited by the requirement of thermomechanical stability at the high forming temperature, therefore, solid film coatings such as boron nitride are a common choice. However, little work has been published on coating performance during superplastic forming, particularly under true process conditions. This paper presents a method for the systematic assessment of superplastic forming coating performance by using a multi‐pocket die, which allows many coating types and combinations to be tested simultaneously during a single forming cycle. Sixteen coating combinations were evaluated in total and the resultant sheet thickness distributions compared, serving as an indicator of friction.

Translation abstract

Die Reibungskräfte an der Matrizen‐Grenzfläche während der superplastischen Formgebung spielen eine wichtige Rolle zur Steuerung des Materialflusses. Als solches werden Schmiermittelbeschichtungen routinemäßig verwendet, um einen geringen Reibungsfluss von Blech in den Formhohlraum zu erleichtern. Diese können auch als Trennmittel und / oder Oxidationsbarrieren wirken. Die Auswahl der Beschichtungen für die superplastische Formgebung von Ti‐6Al‐4 V wird durch das Erfordernis der thermomechanischen Stabilität bei der hohen Umformtemperatur begrenzt, daher sind feste Filmüberzüge wie Bornitrid eine übliche Wahl. Es wurde jedoch wenig Arbeit über die Beschichtungsleistung, während der superplastischen Formgebung, insbesondere unter echter Verfahrensbedingungen, veröffentlicht. Dieses Papier präsentiert ein Verfahren zur systematischen Bewertung der superplastischen Beschichtungsleistung durch Verwendung einer Mehrfachdüse, die es ermöglicht, viele Beschichtungsarten und Kombinationen gleichzeitig während eines einzigen Formzyklus zu testen. Sechzehn Beschichtungskombinationen wurden insgesamt bewertet und die resultierenden Blechdickenverteilungen verglichen, die als Indikator für die Reibung dienen.

Autoren:   M. Farrell, M. Drabek, M.J. Qarni
Journal:   Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Band:   48
Ausgabe:   10
Jahrgang:   2017
Seiten:   976
DOI:   10.1002/mawe.201700041
Erscheinungsdatum:   19.10.2017
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