1.Was ist heißisostatisches Pressen?

HIP ist die Abkürzung für Hot Isostatic Pressing, eine isotrope Kompressions- und Verdichtungstechnologie des Zielmaterials durch Verwendung von Hochtemperatur- und Druckgas als Druck- und Wärmeübertragungsmedium (Hunderte bis 2000 ° C und ein isostatischer Druck von zehn bis 200 MPa). ). Argon ist das am häufigsten verwendete Druckmedium.

Es wurde in den 1950er Jahren in den USA erfunden und wurde zum Formen, Sintern, Verbinden und Entfernen von Defekten verschiedener Materialien wie Metall, Hartmetall und Keramik verwendet.

Abb. 1 zeigt das Aussehen und Abb. 2 zeigt die Konfiguration von HIP-Geräten.

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Abb.1 HIP-Ausrüstung

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Abb.2 Schematische Darstellung der HIP-Ausrüstung

2.Unterschied zwischen Hüft- und Heißpressen

Heißpressen ist Hüfte sehr ähnlich. Fräsen, Schmieden und Strangpressen sind auch bei hoher Temperatur und hohem Druck anwendbar, aber im Gegensatz zum heißisostatischen Pressen sind sie beim isostatischen Pressen nicht anwendbar.

Der offensichtlichste Unterschied zwischen Hüft- und Heißpressen besteht darin, dass Hüfte Gasdruck verwendet, um isostatischen Druck auf Materialien auszuüben, während Heißpressen nur einachsigen Druck ausübt.

Im Vergleich zum Heißpressen kann Hüfte eine Materialform liefern, die sich nicht wesentlich von der ursprünglichen Form nach dem Pressen unterscheidet. Auch nach einer Änderung der Form kann das Material seine ursprüngliche Form beibehalten und wird durch die Produktverarbeitung relativ weniger eingeschränkt. Durch die volle Nutzung dieser Eigenschaften wurde Hüfte in verschiedenen Bereichen eingesetzt.

Um den Unterschied zwischen heißisostatischem Pressen und Heißpressen deutlich zu machen, nehmen wir an, dass heißisostatisches Pressen oder Heißpressen auf Material a (Metall mit Löchern im Inneren) bzw. Material B (Metall mit unebenen Enden) angewendet wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, schrumpft das Material a, wenn die Hüfttechnologie verwendet wird, und behält seine ursprüngliche Form bei, bis die inneren Poren verschwinden und aufgrund des Diffusionseffekts kombiniert werden. Und das Material B ändert seine Form überhaupt nicht, weil ein gleichmäßiger Druck auf die unebene Kante ausgeübt wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird im Fall des Heißpressens das Material a das gleiche Phänomen wie Hüfte aufweisen. Das Material B kann seine anfängliche ungleichmäßige Form nicht beibehalten, da der Druck nur auf den konvexen Abschnitt ausgeübt wird. Material a und Material B haben nach dem Heißpressen je nach Form der verwendeten Matrizen und Stempel unterschiedliche Endformen. Die Anwendung der Heißpresstechnologie zur Herstellung großformatiger Produkte und Formteile ist auf die Ungleichmäßigkeit zurückzuführen, die durch die Reibung mit der Form und die Begrenzung von Temperatur und Größe im Verformungsprozess verursacht wird.4 wichtige Punkte, die Sie über HIP (heißisostatisches Pressen) wissen sollten 4

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Abb3 und Abb4

3. Hip-Anwendungsmodus

Materialien müssen situationsgerecht behandelt werden. Zu den typischsten Methoden gehören die „Kapselmethode“ und die „Keine-Kapsel-Methode“.

Wie in der rechten Abbildung gezeigt, besteht die „Kapselmethode“ darin, das Pulver oder den aus dem Pulver geformten Hauptkörper in einer luftdichten Kapsel zu versiegeln und die Kapsel vor der Hüfte zu entleeren.

Dieses „Kapselverfahren“ kann selbst für Materialien, die mit herkömmlicher Sintertechnologie schwierig zu sintern sind, eine hohe Dichte bereitstellen. Daher wird es am häufigsten im Drucksinterverfahren von Pulvermaterialien verwendet. Es wird auch zum Diffusionsverbinden oder zur Hochdruckimprägnierung von verschiedenen Arten von Materialien verwendet.

Die folgende Tabelle fasst die Hauptmaterialien der kapselfreien Methode und die Temperatur / den Druck der Hüftbehandlung zusammen.

Wenn die Poren im Material isoliert, geschlossen und nicht mit der Materialoberfläche verbunden sind, können diese Poren durch eine Hüftbehandlung zusammengedrückt und beseitigt werden. Andererseits wird auch nach einer Hüftbehandlung die mit der Materialoberfläche verbundene Öffnung nicht gequetscht. Daher kann die Hüftbehandlung von Materialien mit geschlossenen Löchern eine hohe Dichte des gesamten Materials bereitstellen.

Dieses Material benötigt keine Kapseln für die Hüfte, was als „kapselfreie Methode“ bezeichnet wird. Dies wird verwendet, um Restporen auf gesinterten Teilen zu entfernen, innere Defekte von Gussteilen zu entfernen und durch Ermüdung oder Kriechen beschädigte Teile zu reparieren.

4. HIP konkrete Anwendungen

Hip ist in den folgenden Bereichen weit verbreitet:

(1) Drucksintern von Pulver

(2) Diffusionsverbinden verschiedener Materialarten

(3) Entfernen Sie die restlichen Poren in den gesinterten Teilen

(4) Beseitigung innerer Gussfehler

(5) Reparatur von durch Ermüdung oder Kriechen beschädigten Teilen

(6) Hochdruck-Tauchkarbonisierungsverfahren

Nehmen wir die Herstellung von Hartmetall als konkretes Beispiel für die Anwendung der Hüfttechnologie.

Hartmetall ist Stahl und anderen Metallen in der Zähigkeit unterlegen und sehr anfällig für Defekte wie grobe Partikel und Poren. Um die natürlichen Eigenschaften dieser Materialien voll auszuschöpfen, ist es notwendig, diese inneren Defekte zu beseitigen, und Hüfte ist das effektivste Mittel, um diese Defekte zu beseitigen.

Da beim Sintern des Hartmetalls die flüssige Phase eines Metalls wie Kobalt als Bindephase verwendet wird, kann der gewöhnliche Sinterkörper auf eine Dichte nahe der theoretischen Dichte kompaktiert werden. Allerdings sind im Sinterkörper noch feine Poren vorhanden, die im Hartmetall eine verhängnisvolle Rolle spielen und unter dem unter normalen Bedingungen ertragbaren Druck brechen. Der Zweck des heißisostatischen Pressens besteht darin, einige Poren im Sinterkörper vollständig zu beseitigen.

Tabelle 1 zeigt die Änderungen der mechanischen Eigenschaften beim heißisostatischen Pressen, und Fig. 3 zeigt das Weibull-Diagramm der Biegefestigkeit vor und nach dem heißisostatischen Pressen.

Tabelle 1 Wirkung der HIP-Behandlung auf die mechanischen Eigenschaften von Hartmetall

 Vor HIPNach HIP
Relative Dichte [%]knapp 100knapp 100
Härte [HRA]91.091.0
Biegefestigkeit [Mpa]24502940
Bruchzähigkeit
[Mpa·m1/2]
1010.5
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Abb.5 Weibull-Diagramm der Biegefestigkeit vor und nach der HIP-Behandlung

Wie oben gezeigt, werden die Dichte und Härte von Hartmetall durch die HIP-Behandlung nicht verändert. Durch die Entfernung feiner Poren wird jedoch die Biegefestigkeit stark verbessert und die Festigkeitsstreuung wird sehr klein, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.

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