4 نقاط رئيسية يجب أن تعرفها عن HIP (الضغط المتوازنة الساخنة)

1. ما هو الضغط المتوازنة الساخنة؟

HIP هو اختصار لـ Hot Isostatic Pressing ، وهو عبارة عن تقنية ضغط متناحي الخواص وضغط المواد الموضوعية عن طريق استخدام غاز عالي الحرارة والضغط كوسط نقل للضغط والحرارة （مئات إلى 2000 ℃ وضغط متوازنة من عشرات إلى 200 ميجا باسكال ）. الأرجون هو وسيط الضغط الأكثر استخدامًا.

تم اختراعه في الولايات المتحدة الأمريكية في الخمسينيات من القرن الماضي واستخدم في التشكيل والتلبيد والوصل وإزالة عيوب المواد المختلفة مثل المعادن والكربيد الأسمنتي والسيراميك.

يوضح الشكل 1 المظهر ويظهر الشكل 2 تكوين معدات HIP.

2. الفرق بين الورك والضغط الساخن

الضغط الساخن يشبه إلى حد بعيد الورك. يمكن أيضًا استخدام الطحن والتزوير والبثق في درجات الحرارة المرتفعة والضغط المرتفع ، ولكن على عكس الضغط المتساوي الساكن الساخن ، فهي لا تنطبق على الضغط المتساوي.

يتمثل الاختلاف الأكثر وضوحًا بين الورك والضغط الساخن في أن الورك يستخدم ضغط الغاز لتطبيق ضغط متوازن على المواد ، بينما الضغط الساخن يطبق ضغطًا أحادي المحور فقط.

بالمقارنة مع الضغط الساخن ، يمكن أن يوفر الورك شكلًا ماديًا لا يختلف كثيرًا عن الشكل الأولي بعد الضغط. حتى بعد تغيير الشكل ، يمكن للمادة أن تحافظ على شكلها الأصلي وتكون أقل تقييدًا نسبيًا بمعالجة المنتج. من خلال الاستفادة الكاملة من هذه الخصائص ، تم تطبيق الورك في مختلف المجالات.

من أجل توضيح الفرق بين الضغط المتساوي الساكن الساخن والضغط الساخن ، نفترض أن الضغط المتساوي الساكن الساخن أو الضغط الساخن يتم تطبيقه على المادة أ (معدن به ثقوب بداخله) والمادة ب (معدن بنهايات غير مستوية) ، على التوالي.

كما هو مبين في الشكل 3 ، إذا تم استخدام تقنية الورك ، فإن المادة a سوف تتقلص وتحافظ على شكلها الأولي حتى تختفي المسام الداخلية ويتم دمجها بسبب تأثير الانتشار. ولن تغير المادة B شكلها على الإطلاق بسبب الضغط المنتظم على الحافة غير المستوية.

كما هو مبين في الشكل 4 ، في حالة الضغط الساخن ، ستظهر المادة a بنفس ظاهرة الورك. لا يمكن للمادة B الحفاظ على شكلها الأولي غير المستوي لأن الضغط يطبق فقط على الجزء المحدب. سيكون للمادة أ والمادة ب أشكال نهائية مختلفة بعد الضغط الساخن ، اعتمادًا على أشكال القوالب واللكمات المستخدمة. إن تطبيق تقنية الضغط الساخن لتصنيع منتجات واسعة النطاق وأجزاء مقولبة يرجع إلى عدم الانتظام الناجم عن الاحتكاك مع القالب والحد من درجة الحرارة والحجم في عملية التشوه.

3. وضع تطبيق الورك

يجب معالجة المواد وفقًا للحالة. تشمل الطرق الأكثر شيوعًا "طريقة الكبسولة" و "طريقة عدم استخدام الكبسولة".

كما هو موضح في الشكل الأيمن ، فإن "طريقة الكبسولة" هي إغلاق المسحوق أو الجسم الرئيسي المصبوب من المسحوق في كبسولة محكمة الإغلاق وإفراغ الكبسولة قبل الورك.

يمكن أن توفر "طريقة الكبسولة" كثافة عالية حتى للمواد التي يصعب تلبيدها بواسطة تقنية التلبيد العادية. لذلك ، يتم استخدامه بشكل شائع في عملية تلبيد مواد المسحوق بالضغط. كما أنها تستخدم لترابط الانتشار أو الكربنة بالتشريب عالي الضغط لأنواع مختلفة من المواد.

يلخص الجدول التالي المواد الرئيسية لطريقة الكبسولة الخالية من الكبسولة ودرجة حرارة / ضغط علاج الورك.

إذا كانت المسام الموجودة في المادة معزولة ومغلقة وغير متصلة بسطح المادة ، فقد يتم ضغط هذه المسام والقضاء عليها عن طريق علاج الورك. من ناحية أخرى ، حتى بعد علاج الورك ، لا يتم ضغط الفتحة المتصلة بسطح المادة. لذلك ، يمكن أن توفر معالجة الورك للمواد ذات الثقوب المغلقة كثافة عالية للمادة بأكملها.

لا تتطلب هذه المادة كبسولات للورك ، وهو ما يسمى "طريقة الكبسولة الخالية من الكبسولة". يستخدم هذا لإزالة المسام المتبقية على الأجزاء الملبدة ، وإزالة العيوب الداخلية للمسبوكات ، وإصلاح الأجزاء التالفة بسبب التعب أو الزحف.

4. HIP تطبيقات ملموسة

يستخدم الورك على نطاق واسع في المجالات التالية:

(1) ضغط مسحوق تلبيد

(2) نشر الترابط لأنواع مختلفة من المواد

(3) إزالة المسام المتبقية في الأجزاء الملبدة

(4) إزالة العيوب الداخلية للمسبوكات

(5) إصلاح التعب أو الزحف التالف للأجزاء

(6) طريقة الكربنة الغمر عالية الضغط

لنأخذ إنتاج كربيد الأسمنت كمثال محدد لتطبيق تقنية الورك.

كربيد الأسمنت أدنى من الفولاذ والمعادن الأخرى في المتانة ، وهو عرضة للعيوب مثل الجسيمات الخشنة والمسام. من أجل الاستفادة الكاملة من الخصائص الطبيعية لهذه المواد ، من الضروري إزالة هذه العيوب الداخلية ، ويعتبر الورك أكثر الوسائل فعالية للقضاء على هذه العيوب.

نظرًا لاستخدام المرحلة السائلة لمعدن مثل الكوبالت كمرحلة رابطة عند تلبيد الكربيد الأسمنتي ، يمكن ضغط الجسم المتكلس العادي إلى كثافة قريبة من الكثافة النظرية. ومع ذلك ، لا تزال هناك مسام دقيقة في الجسم المتكلس ، والتي تلعب دورًا قاتلًا في الكربيد الأسمنتي وتنكسر تحت الضغط الذي يمكن تحمله في ظل الظروف العادية. الغرض من الضغط المتساوي الساكن هو القضاء تمامًا على بعض المسام في الجسم المتكلس.

يوضح الجدول 1 التغيرات في الخواص الميكانيكية تحت الضغط المتوازنة الساخنة ، ويوضح الشكل 3 مخطط Weibull لقوة الانحناء قبل وبعد الضغط المتساوي الساكن.

الجدول 1 تأثير معالجة HIP على الخواص الميكانيكية للكربيد الأسمنتي

كما هو موضح أعلاه ، لا تتغير كثافة وصلابة كربيد الأسمنت بمعالجة HIP. ومع ذلك ، من خلال إزالة المسام الدقيقة ، تتحسن قوة الانحناء إلى حد كبير ويصبح تشتت القوة صغيرًا جدًا لزيادة الموثوقية.