Was ist heißisostatisches Pressen (HIP)?

Das heißisostatische Pressen (Hüfte) ist eine Materialverarbeitungsmethode, bei der Materialien komprimiert werden, indem gleichzeitig eine hohe Temperatur von Hunderten bis 2000 ° C und ein isostatisches Pressen von Dutzenden bis 200 MPa angewendet werden. Argon ist das am häufigsten verwendete Druckmedium.

Die heiße Presse ist der Hüfte sehr ähnlich. Fräsen, Schmieden und Extrudieren sind auch für hohe Temperaturen und hohen Druck geeignet, jedoch nicht für heißen isostatischen Druck.

Der Unterschied zwischen Hüftgelenk und Heißpressen

Die Hüfte übt isostatischen Druck auf Materialien aus, die Luftdruck verwenden, während heißer Druck nur auf einachsigen Druck angewendet wird. Ein voll kompetenter Ernährer

Um den Unterschied zwischen heißisostatischem Pressen und heißem Pressen klar zu erklären, wird angenommen, dass heißes isostatisches Pressen oder heißes Pressen auf Material a (Metall mit Löchern im Inneren) und Material B (Metall mit unebenen Enden) angewendet wird.

Im Fall des Hüftgelenks zieht sich das Material a, wie in Abbildung 1 gezeigt, zusammen, um seine ursprüngliche Form beizubehalten, bis die inneren Poren verschwinden und aufgrund von Diffusionseffekten kombiniert werden. Andererseits ändert Material B aufgrund des gleichmäßigen Drucks, der auf die unebene Kante ausgeübt wird, seine Form überhaupt nicht.

Beim Heißpressen zeigt Material a auch das gleiche Phänomen wie Hüfte, wie in Abbildung 2 gezeigt. Material B kann jedoch seine ursprüngliche ungleichmäßige Form nicht beibehalten, da der Druck nur auf den erhabenen Teil wirkt. Material a und Material B haben nach dem Heißpressen unterschiedliche endgültige Formen, abhängig von der Form der verwendeten Matrize und des verwendeten Stempels. Aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Formreibung und der Begrenzung von Temperatur und Größe während des Verformungsprozesses kann es schwierig sein, große Produkte und Formen bei hoher Temperatur herzustellen.

Im Vergleich zum Heißpressen kann das heißisostatische Pressen die Materialform mit geringem Unterschied zum Anfangsdruck ergeben. Ein Material kann seine ursprüngliche Form auch nach Änderung seiner Form beibehalten und ist durch die Verarbeitung des Produkts relativ weniger eingeschränkt. Durch die vollständige Nutzung dieser Eigenschaften wurde die Hüfte in verschiedenen Bereichen angewendet.

Mittleres Hochdruckgas (Argon)

Bei 1000 ° C und 98 MPa verursacht Argon aufgrund seiner geringen Dichte und Viskosität (30% bzw. 15% Wasser) und seines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten wahrscheinlich eine starke Konvektion. Daher ist der Wärmeübergangskoeffizient des Heißisostatikdruckgeräts höher als der des üblichen elektronischen Ofens.

Hüftanwendung

Die Hüfte ist wie folgt weit verbreitet:

1. Pulverdrucksintern
2. Diffusionsverbindung verschiedener Arten von Materialien
3. Entfernen Sie die restlichen Poren in den Sinterteilen
4. Beseitigung innerer Gussfehler
5. Regeneration von Teilen, die durch Ermüdung oder Kriechen beschädigt wurden
6. Karbonisierung der Hochdruckimprägnierung

HIP-Behandlung

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

Wie in der Abbildung rechts gezeigt, besteht die „Kapselmethode“ darin, das Pulver oder den durch das Pulver gebildeten Gegenstand in die luftdichte Kapsel zu geben und die Kapsel vor dem Hüftgelenkersatz 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 kann auch zum Diffusionsverbinden oder zur Karbonisierung verschiedener Materialien durch Hochdruckimprägnierung verwendet werden.

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

Wenn gleichzeitig die Poren im Material isoliert und geschlossen sind und keine Verbindung mit der Oberfläche des Materials besteht, können diese Poren gleichzeitig durch Behandlung mit heißem isostatischem Druck extrudiert und beseitigt werden. Andererseits werden die mit der Materialoberfläche verbundenen offenen Löcher auch nach der Hüftbehandlung nicht zusammengedrückt. Daher kann das Material mit geschlossenen Poren durch heißisostatisches Pressen behandelt werden, wodurch das gesamte Material eine hohe Kompaktheit aufweisen kann.

Dieses Material erfordert keine Kapselhüftbehandlung, die als „No-Capsule-Methode“ bekannt ist. Es wird verwendet, um die restlichen Poren auf den gesinterten Teilen zu entfernen, die inneren Defekte der Gussteile zu beseitigen und die durch Ermüdung oder Kriechen beschädigten Teile zu reparieren.

Hüftgelenkeffekt

Das heißisostatische Pressen von Gussteilen erhöht die Kriechbruchlebensdauer um das 1,3- bis 3,5-fache und verlängert und schrumpft je nach Legierungstyp, wie in der folgenden Tabelle gezeigt.