1.?Qué es el prensado isostático en caliente?

HIP es la abreviatura de Hot Isostatic Pressing, que es una tecnología de compresión y compactación isotrópica de material objetivo mediante el uso de gas a alta temperatura y presión como medio de transmisión de presión y calor (cientos a 2000 ℃ y una presión isostática de decenas a 200 MPa) ）. El argón es el medio de presión más utilizado.

Fue inventado en EE. UU. en la década de 1950 y se ha utilizado para formar, sinterizar, unir y eliminar defectos de diversos materiales, como metal, carburo cementado y cerámica.

La figura 1 muestra la apariencia y la figura 2 muestra la configuración del equipo HIP.

2.Diferencia entre cadera y prensado en caliente

El prensado en caliente es muy similar a la cadera. El fresado, la forja y la extrusión también son aplicables a alta temperatura y alta presión, pero a diferencia del prensado isostático en caliente, no son aplicables al prensado isostático.

La diferencia más obvia entre la cadera y el prensado en caliente es que la cadera usa presión de gas para aplicar presión isostática a los materiales, mientras que el prensado en caliente solo aplica presión uniaxial.

En comparación con el prensado en caliente, la cadera puede proporcionar una forma de material que no es muy diferente de la forma inicial después del prensado. Incluso después de cambiar la forma, el material puede mantener su forma original y está relativamente menos restringido por el procesamiento del producto. Haciendo pleno uso de estas características, la cadera se ha aplicado en varios campos.

Para explicar claramente la diferencia entre el prensado isostático en caliente y el prensado en caliente, asumimos que el prensado isostático en caliente o el prensado en caliente se aplica al material a (metal con orificios en el interior) y al material B (metal con extremos irregulares), respectivamente.

Como se muestra en la Fig. 3, si se utiliza la tecnología de cadera, el material a se encogerá y mantendrá su forma inicial hasta que los poros internos desaparezcan y se combinen debido al efecto de difusión. Y el material B no cambiará su forma en absoluto porque se aplica una presión uniforme al borde irregular.

Como se muestra en la Fig. 4, en el caso de prensado en caliente, el material a presentará el mismo fenómeno que la cadera. El material B no puede mantener su forma irregular inicial porque la presión solo se aplica a la parte convexa. El material a y el material B tendrán diferentes formas finales después del prensado en caliente, dependiendo de las formas de los troqueles y punzones utilizados. La aplicación de la tecnología de prensado en caliente para fabricar productos a gran escala y piezas moldeadas se debe a la falta de uniformidad provocada por la fricción con el molde y la limitación de temperatura y tama?o en el proceso de deformación.

3. Modo de aplicación de cadera

Los materiales deben tratarse de acuerdo con la situación. Los métodos más típicos incluyen el "método de la cápsula" y el "método sin cápsula".

Como se muestra en la figura de la derecha, el "método de la cápsula" consiste en sellar el polvo o el cuerpo principal moldeado a partir del polvo en una cápsula hermética y vaciar la cápsula antes de la cadera.

Este "método de cápsula" puede proporcionar alta densidad incluso para materiales que son difíciles de sinterizar con la tecnología de sinterización ordinaria. Por lo tanto, se usa más comúnmente en el proceso de sinterización a presión de materiales en polvo. También se utiliza para la unión por difusión o la carbonización por impregnación a alta presión de diferentes tipos de materiales.

La siguiente tabla resume los principales materiales del método libre de cápsulas y la temperatura/presión del tratamiento de cadera.

Si los poros en el material están aislados, cerrados y no conectados a la superficie del material, estos poros pueden apretarse y eliminarse mediante un tratamiento de cadera. Por otro lado, incluso después del tratamiento de la cadera, la abertura conectada a la superficie del material no se aprieta. Por lo tanto, el tratamiento de limatesa de materiales con orificios cerrados puede proporcionar una alta densidad de todo el material.

Este material no requiere cápsulas para la cadera, lo que se denomina “método sin cápsulas”. Se utiliza para eliminar poros residuales en piezas sinterizadas, eliminar defectos internos de piezas fundidas y reparar piezas da?adas por fatiga o fluencia.

4.Aplicaciones de hormigón HIP

La cadera es ampliamente utilizada en los siguientes campos:

(1) sinterización a presión de polvo

(2) unión por difusión de diferentes tipos de materiales

(3) eliminar los poros residuales en las piezas sinterizadas

(4) eliminación de defectos internos de piezas fundidas

(5) reparación de piezas da?adas por fatiga o fluencia

(6) método de carbonización por inmersión a alta presión

Tomemos la producción de carburo cementado como un ejemplo específico de aplicación de tecnología de cadera.

El carburo cementado es inferior al acero y otros metales en tenacidad, y es muy vulnerable a defectos tales como partículas gruesas y poros. Para aprovechar al máximo las características naturales de estos materiales, es necesario eliminar estos defectos internos, y la cadera es el medio más eficaz para eliminar estos defectos.

Dado que la fase líquida de un metal como el cobalto se utiliza como fase aglomerante cuando se sinteriza el carburo cementado, el cuerpo sinterizado normal puede compactarse hasta una densidad cercana a la densidad teórica. Sin embargo, todavía hay poros finos en el cuerpo sinterizado, que juegan un papel fatal en el carburo cementado y se rompen bajo la presión que puede soportar en condiciones normales. El propósito del prensado isostático en caliente es eliminar completamente algunos poros en el cuerpo sinterizado.

La Tabla 1 muestra los cambios de las propiedades mecánicas bajo el prensado isostático en caliente, y la Fig. 3 muestra el diagrama de Weibull de la resistencia a la flexión antes y después del prensado isostático en caliente.

Tabla 1 Efecto del tratamiento HIP sobre las propiedades mecánicas del carburo cementado

Como se muestra arriba, la densidad y la dureza del carburo cementado no cambian con el tratamiento HIP. Sin embargo, al eliminar los poros finos, la resistencia a la flexión mejora en gran medida y la dispersión de la resistencia se vuelve muy peque?a para aumentar la confiabilidad.