Hvad er varm isostatisk presning?

Hvad er varm isostatisk presning?

Oversigt

Hot Isostatic Pressing (HIP) teknologi blev foreslået i 1950'erne af Battelle Memorial Institute. Det blev oprindeligt brugt til diffusionsbinding af atomreaktordele. Det blev hurtigt opdaget, at det er en fremragende teknologi til pulverkonsolidering og eliminering af porøsitet i cementeret carbid. Varm isostatisk presning har udviklet sig til en anerkendt teknologi i industrien til fortætning og legeringsfortætning for at forbedre dens mekaniske egenskaber, glathed og pletteringsevne. Dens hovedfunktion er at fjerne hulrum inde i materialet. De fleste metalsprøjtestøbningsproducenter outsourcer denne proces til professionelle MIM-leverandører af varm isostatisk presning eller certificerede HIP-behandlingsleverandører.

Fordi processen er enkel og kun kræver høj temperatur og højtryksbehandling af dele, er varmt isostatisk presseudstyr specielt designet til at opnå disse betingelser, og udstyrsomkostningerne er høje. Under den varme isostatiske presseproces gør høj temperatur materialet meget blødt og let at deformere, mens højt tryk komprimerer mikroporerne inde i materialet. Porerne elimineres gennem krybe- og diffusionsmekanismer. Materialets flydespænding (YS) falder i takt med at temperaturen stiger. Når ilt påføres metalmaterialer, vil de varme protoner ikke diffundere ind i metalmaterialerne. Præ-deformationsmekanismerne i det tidlige stadie af varm isostatisk presning omfatter Nabarro-Sildkryb (diffusion gennem kornets indre), Coble-kryb (korngrænsekryb) og dislokationskryb.

Det sidste trin af varm isostatisk presning omfatter diffusionsbinding af de lukkede porevægge til hinanden. Fordi den sintrede tæthed af sprøjtestøbte metaldele er høj nok, og de indre porer er lukkede (ikke indbyrdes forbundne) og komprimerbare, er de meget velegnede til varm isostatisk presningsteknologi. Hvis de sprøjtestøbte metaldele har blotlagte og ulukkede porer, vil den udluftede komprimerede gas fylde disse porer uden at komprimere dem. Efter fremstilling af titanlegering ved pulver varm isostatisk presseteknologi, skal metalpulveret sættes i en varm isostatisk presseovn og støvsuges, og derefter lukkes ovndøren, så den tætte binding mellem pulverne kan opnås under påvirkning af tryk og temperatur. Heldigvis når den sintrede densitet af sprøjtestøbte metaldele normalt mere end 95% og overstiger i de fleste tilfælde 98%, mens minimumsdensiteten af ​​varme isostatiske pressede materialer er mellem 92% og 94%. Tabel 9.1 viser minimumsdensiteten af ​​sprøjtestøbte metaldele efter varm isostatisk presning. Ved at markere metalsprøjtestøbte dele med en{11}}høj temperaturmarkør kan du teste, om den kan varme isostatisk presset.

Hvis mærket ikke er tydeligt registreret og ikke diffunderer ind i delens indre, kan varm isostatisk presning bruges til at opnå højere densitet. Hvis det trænger ind i delens indre, kan varm isostatisk presning ikke bruges til at opnå højere densitet. Mange globale HIP-fortætningsleverandører af metalsprøjtestøbning tilbyder nu one-efter-behandlingstjenester for at hjælpe kunder med at opnå fuld-densitet MIM-komponenter.

Tabel 9.1 Minimumsdensitet af sprøjtestøbte metaldele efter varm isostatisk presning (g/cm³)

Varm isostatisk presseproces

Den varme isostatiske presseproces bruger komprimeret inert varm gas til at påføre tryk på emnet. For sprøjtestøbte metaldele er den varme isostatiske presningstemperatur normalt 100~200 grader lavere end sintringstemperaturen, og trykket er normalt i området 15 000~20 000 psi (105~140 MPa). Den foretrukne gas til varm isostatisk presning er argon, fordi dens atomare størrelse er stor. Nitrogen kan også bruges, men effekten er ikke så god som argon. Figur 9.1 viser et skematisk diagram af varm isostatisk presning. Processen er en batchbehandlingsproces og varer normalt 4~10 timer. Trinene er som følger:

(1) Læg materialet i ovnen og luk ovndøren;
(2) Støvsug og fyld med inert gas;
(3) Varm op og tryk på samme tid;
(4) Køl ned og tag trykket af på samme tid;
(5) Udstødning;
(6) Tag delene ud.

Denne sekvens repræsenterer en uafhængig varm isostatisk presseproces og bruges normalt til fremstilling af tætte barrer til støbning og sprøjtestøbte metaldele. I hårdmetalindustrien er en proces kaldet varm isostatisk pressintring eller tryksintring processen, der bruges til at fortætte hårdmetal/koboltpulverbaserede komponenter. Da sintring og varm isostatisk presning afsluttes i et trin, reduceres den samlede behandlingstid og omkostninger. Trykket er normalt 1,5 ~ 10 MPa, hvilket er meget lavere end standard varm isostatisk presning, men det er nok til at fjerne porer i cementeret carbid. Førende kinesiske MIM-dele leverandører af varm isostatisk presning og internationale udbydere af metalsprøjtestøbning med fuld-densitetsløsninger anvender i vid udstrækning denne integrerede teknologi for at levere komponenter med højere træthedsydelse til luftfarts-, medicinal- og bilkunder.