1. Co to jest prasowanie izostatyczne na gor?co?

HIP to skrót od Hot Isostatic Pressing, które jest izotropow? technologi? prasowania i zag?szczania materia?u przedmiotowego przy u?yciu gazu o wysokiej temperaturze i ci?nieniu jako czynnika ci?nieniowego i przenosz?cego ciep?o - setki do 2000 ℃ i ci?nieniu izostatycznym od kilkudziesi?ciu do 200 MPa . Najcz??ciej stosowanym medium ci?nieniowym jest argon.

Zosta? wynaleziony w USA w latach 50. XX wieku i by? u?ywany do formowania, spiekania, ??czenia i usuwania wad ró?nych materia?ów, takich jak metal, w?glik spiekany i ceramika.

Rys.1 przedstawia wygl?d, a Rys.2 przedstawia konfiguracj? sprz?tu HIP.

2. Ró?nica mi?dzy pras? biodrow? a gor?c?

Prasowanie na gor?co jest bardzo podobne do bioder. Frezowanie, kucie i wyt?aczanie maj? równie? zastosowanie do wysokiej temperatury i wysokiego ci?nienia, ale w przeciwieństwie do prasowania izostatycznego na gor?co, nie maj? zastosowania do prasowania izostatycznego.

Najbardziej oczywist? ró?nic? mi?dzy pras? biodrow? a pras? na gor?co jest to, ?e biodro wykorzystuje ci?nienie gazu do wywierania ci?nienia izostatycznego na materia?y, podczas gdy prasowanie na gor?co stosuje tylko nacisk jednoosiowy.

W porównaniu z prasowaniem na gor?co, biodro mo?e nada? materia?owi kszta?t niewiele ró?ni?cy si? od pierwotnego kszta?tu po prasowaniu. Nawet po zmianie kszta?tu materia? mo?e zachowa? swój pierwotny kszta?t i jest stosunkowo mniej ograniczony przez obróbk? produktu. Wykorzystuj?c w pe?ni te cechy, biodra znalaz?y zastosowanie w ró?nych dziedzinach.

Aby jasno wyja?ni? ró?nic? mi?dzy prasowaniem izostatycznym na gor?co a prasowaniem na gor?co, zak?adamy, ?e prasowanie izostatyczne na gor?co lub prasowanie na gor?co dotyczy odpowiednio materia?u a (metal z otworami w ?rodku) i materia?u B (metal z nierównymi końcami).

Jak pokazano na rys. 3, w przypadku zastosowania technologii bioder, materia? a skurczy si? i zachowa swój pierwotny kszta?t, a? wewn?trzne pory znikn? i po??cz? si? dzi?ki efektowi dyfuzji. A materia? B w ogóle nie zmieni swojego kszta?tu, poniewa? na nierówn? kraw?d? zostanie przy?o?ony równomierny nacisk.

Jak pokazano na rys. 4, w przypadku prasowania na gor?co materia? a b?dzie mia? takie samo zjawisko jak biodro. Materia? B nie mo?e zachowa? swojego pocz?tkowego nierównego kszta?tu, poniewa? nacisk jest wywierany tylko na cz??? wypuk??. Materia? a i materia? B b?d? mia?y ró?ne kszta?ty końcowe po prasowaniu na gor?co, w zale?no?ci od kszta?tów stosowanych matryc i stempli. Zastosowanie technologii prasowania na gor?co do wytwarzania wyrobów wielkogabarytowych i wyprasek wynika z niejednorodno?ci spowodowanej tarciem o form? oraz ograniczeniem temperatury i wielko?ci w procesie odkszta?cania.

3. Tryb aplikacji biodrowej

Materia?y nale?y traktowa? zgodnie z sytuacj?. Najbardziej typowe metody to ?metoda kapsu?kowa” i ?metoda bez kapsu?ki”.

Jak pokazano na prawym rysunku, ?metoda kapsu?kowa” polega na zamkni?ciu proszku lub g?ównego korpusu uformowanego z proszku w hermetycznej kapsu?ce i opró?nieniu kapsu?ki przed biodrem.

Ta ?metoda kapsu?owa” mo?e zapewni? wysok? g?sto?? nawet w przypadku materia?ów, które trudno spieka? zwyk?? technologi? spiekania. Dlatego jest najcz??ciej stosowany w procesie spiekania ci?nieniowego materia?ów proszkowych. Wykorzystywany jest równie? do wi?zania dyfuzyjnego lub karbonizacji impregnacji wysokoci?nieniowej ró?nego rodzaju materia?ów.

Poni?sza tabela podsumowuje g?ówne materia?y metody bezkapsu?kowej oraz temperatur?/ci?nienie leczenia biodra.

Je?li pory w materiale s? izolowane, zamkni?te i nie s? po??czone z powierzchni? materia?u, pory te mog? zosta? ?ci?ni?te i usuni?te przez obróbk? stawu biodrowego. Z drugiej strony, nawet po leczeniu biodra, otwór po??czony z powierzchni? materia?u nie jest ?ci?ni?ty. Dlatego obróbka bioder materia?ów z zamkni?tymi otworami mo?e zapewni? wysok? g?sto?? ca?ego materia?u.

Materia? ten nie wymaga kapsu?ek na biodra, co nazywa si? ?metod? bezkapsu?kow?”. S?u?y do usuwania resztkowych porów na cz??ciach spiekanych, usuwania wewn?trznych wad odlewów i naprawy cz??ci uszkodzonych przez zm?czenie lub pe?zanie.

4. Konkretne zastosowania HIP

Biodro jest szeroko stosowane w nast?puj?cych dziedzinach:

(1) spiekanie ci?nieniowe proszku

(2) klejenie dyfuzyjne ró?nych rodzajów materia?ów

(3) usuń pozosta?e pory w spiekanych cz??ciach

(4) usuwanie wad wewn?trznych odlewów

(5) naprawa cz??ci uszkodzonych zm?czeniowo lub przez pe?zanie

(6) metoda karbonizacji zanurzeniowej pod wysokim ci?nieniem

Jako konkretny przyk?ad zastosowania technologii biodrowej we?my produkcj? w?glika spiekanego.

W?glik spiekany jest gorszy od stali i innych metali pod wzgl?dem wytrzyma?o?ci i jest bardzo podatny na wady, takie jak grube cz?stki i pory. Aby w pe?ni wykorzysta? naturalne w?a?ciwo?ci tych materia?ów, konieczne jest usuni?cie tych wewn?trznych wad, a biodro jest najskuteczniejszym sposobem ich wyeliminowania.

Poniewa? faza ciek?a metalu, takiego jak kobalt, jest stosowana jako faza spoiwa podczas spiekania w?glika spiekanego, zwyk?y spiekany korpus mo?na zag?szcza? do g?sto?ci zbli?onej do g?sto?ci teoretycznej. Jednak w bryle spiekanej nadal znajduj? si? drobne pory, które odgrywaj? fataln? rol? w w?gliku spiekanym i p?kaj? pod wp?ywem nacisku, jaki mo?na utrzyma? w normalnych warunkach. Prasowanie izostatyczne na gor?co ma na celu ca?kowite wyeliminowanie niektórych porów w spiekanej bryle.

W tabeli 1 przedstawiono zmiany w?a?ciwo?ci mechanicznych pod wp?ywem izostatycznego prasowania na gor?co, a na rysunku 3 przedstawiono wykres Weibulla wytrzyma?o?ci na zginanie przed i po prasowaniu izostatycznym na gor?co.

Tablica 1 Wp?yw obróbki HIP na w?a?ciwo?ci mechaniczne w?glika spiekanego

Jak pokazano powy?ej, g?sto?? i twardo?? w?glika spiekanego nie zmieniaj? si? pod wp?ywem obróbki HIP. Jednak dzi?ki usuni?ciu drobnych porów wytrzyma?o?? na zginanie ulega znacznej poprawie, a rozproszenie wytrzyma?o?ci staje si? bardzo ma?e, aby zwi?kszy? niezawodno??.