4 points clés que vous devez savoir sur le HIP (pressage isostatique à chaud)

1.Qu'est-ce que le pressage isostatique à chaud ?

HIP est l'abréviation de Hot Isostatic Pressing, qui est une technologie de compression et de compactage isotrope d'un matériau objectif en utilisant du gaz à haute température et sous pression comme moyen de transmission de pression et de chaleur (des centaines à 2000 ℃ et une pression isostatique de dizaines à 200 MPa ）. L'argon est le fluide sous pression le plus couramment utilisé.

Il a été inventé aux États-Unis dans les années 1950 et a été utilisé pour former, fritter, assembler et éliminer les défauts de divers matériaux tels que le métal, le carbure cémenté et la céramique.

La Fig.1 montre l'apparence et la Fig.2 montre la configuration de l'équipement HIP.

2. Différence entre la hanche et le pressage à chaud

Le pressage à chaud est très similaire à la hanche. Le fraisage, le forgeage et l'extrusion sont également applicables à haute température et haute pression, mais contrairement au pressage isostatique à chaud, ils ne sont pas applicables au pressage isostatique.

La différence la plus évidente entre la hanche et le pressage à chaud est que la hanche utilise la pression du gaz pour appliquer une pression isostatique aux matériaux, tandis que le pressage à chaud n'applique qu'une pression uniaxiale.

Par rapport au pressage à chaud, la hanche peut fournir une forme de matériau qui n'est pas très différente de la forme initiale après pressage. Même après avoir changé de forme, le matériau peut conserver sa forme d'origine et est relativement moins limité par le traitement du produit. En tirant pleinement parti de ces caractéristiques, la hanche a été appliquée dans divers domaines.

Afin d'expliquer clairement la différence entre le pressage isostatique à chaud et le pressage à chaud, nous supposons que le pressage isostatique à chaud ou le pressage à chaud est appliqué au matériau a (métal avec des trous à l'intérieur) et au matériau B (métal avec des extrémités inégales), respectivement.

Comme le montre la figure 3, si la technologie de la hanche est utilisée, le matériau a rétrécira et conservera sa forme initiale jusqu'à ce que les pores internes disparaissent et soient combinés en raison de l'effet de diffusion. Et le matériau B ne changera pas du tout de forme car une pression uniforme est appliquée sur le bord irrégulier.

Comme le montre la figure 4, dans le cas d'un pressage à chaud, le matériau a apparaîtra le même phénomène que la hanche. Le matériau B ne peut pas conserver sa forme irrégulière initiale car la pression n'est appliquée que sur la partie convexe. Le matériau a et le matériau B auront des formes finales différentes après pressage à chaud, selon les formes des matrices et des poinçons utilisés. L'application de la technologie de pressage à chaud pour fabriquer des produits et des pièces moulées à grande échelle est due à la non-uniformité causée par le frottement avec le moule et la limitation de la température et de la taille dans le processus de déformation.

Mode d'application 3.Hip

Les matériaux doivent être traités en fonction de la situation. Les méthodes les plus courantes incluent la «méthode de la capsule» et la «méthode sans capsule».

Comme le montre la figure de droite, la «méthode de la capsule» consiste à sceller la poudre ou le corps principal moulé à partir de la poudre dans une capsule hermétique et à vider la capsule avant la hanche.

Cette «méthode de la capsule» peut fournir une densité élevée même pour les matériaux difficiles à fritter par la technologie de frittage ordinaire. Par conséquent, il est le plus couramment utilisé dans le processus de frittage sous pression de matériaux en poudre. Il est également utilisé pour le collage par diffusion ou la carbonisation par imprégnation à haute pression de différents types de matériaux.

Le tableau suivant résume les principaux matériaux de la méthode sans capsule et la température/pression du traitement de la hanche.

Si les pores du matériau sont isolés, fermés et non connectés à la surface du matériau, ces pores peuvent être comprimés et éliminés par le traitement de la hanche. D'autre part, même après le traitement de la hanche, l'ouverture reliée à la surface du matériau n'est pas comprimée. Par conséquent, le traitement de la hanche des matériaux avec des trous fermés peut fournir une densité élevée de l'ensemble du matériau.

Ce matériau ne nécessite pas de capsules pour la hanche, ce qu'on appelle la «méthode sans capsule». Ceci est utilisé pour éliminer les pores résiduels sur les pièces frittées, éliminer les défauts internes des pièces moulées et réparer les pièces endommagées par la fatigue ou le fluage.

4. Applications concrètes HIP

Hip est largement utilisé dans les domaines suivants :

(1) frittage sous pression de poudre

(2) collage par diffusion de différents types de matériaux

(3) éliminer les pores résiduels dans les pièces frittées

(4) élimination des défauts internes des pièces moulées

(5) réparation de pièces endommagées par la fatigue ou le fluage

(6) méthode de carbonisation par immersion à haute pression

Prenons la production de carbure cémenté comme exemple spécifique d'application de la technologie de la hanche.

Le carbure cémenté a une ténacité inférieure à celle de l'acier et d'autres métaux et est très vulnérable aux défauts tels que les particules grossières et les pores. Afin de tirer pleinement parti des caractéristiques naturelles de ces matériaux, il est nécessaire de supprimer ces défauts internes, et la hanche est le moyen le plus efficace pour éliminer ces défauts.

Etant donné que la phase liquide d'un métal tel que le cobalt est utilisée comme phase liante lors du frittage du carbure cémenté, le corps fritté ordinaire peut être compacté à une densité proche de la densité théorique. Cependant, il reste encore de fins pores dans le corps fritté, qui jouent un rôle fatal dans le carbure cémenté et se rompent sous la pression qui peut être supportée dans des conditions normales. Le but du pressage isostatique à chaud est d'éliminer complètement certains pores du corps fritté.

Le tableau 1 montre les changements de propriétés mécaniques sous pressage isostatique à chaud, et la figure 3 montre le diagramme de Weibull de la résistance à la flexion avant et après pressage isostatique à chaud.

Tableau 1 Effet du traitement HIP sur les propriétés mécaniques du carbure cémenté

Comme indiqué ci-dessus, la densité et la dureté du carbure cémenté ne sont pas modifiées par le traitement HIP. Cependant, par l'élimination des pores fins, la résistance à la flexion est largement améliorée et la dispersion de la résistance devient très faible pour augmenter la fiabilité.