熱間静水圧プレス（HIP）とは何ですか？

熱間静水圧プレス（ヒップ）は、数百〜2000℃の高温と数十〜200MPaの静水圧プレスを同時に行うことにより材料を圧縮する材料加工方法です。アルゴンは最も一般的に使用される圧力媒体です。

ホットプレスはヒップに非常に似ています。粉砕、鍛造、押出は高温高圧にも適していますが、高温静水圧には適していません。

股関節とホットプレスの違い

ヒップは空気圧を使用して材料に静水圧を適用しますが、高温の圧力は一軸の圧力にのみ適用されます。完全に有能な稼ぎ手

熱間静水圧プレスと熱間プレスの違いを明確に説明するために、材料a（内部に穴の開いた金属）と材料B（端部が平らでない金属）に熱間静水圧プレスまたは熱間プレスが適用されていると仮定します。

股関節の場合、図1に示すように、材料aは収縮し、内部の細孔が消えて拡散効果により結合されるまで、初期形状を維持します。一方、凹凸のあるエッジには均一な圧力がかかるため、素材Bの形状は全く変化しません。

ホットプレスの場合、図2に示すように、材料aもヒップと同じ現象を示します。ただし、材料Bは隆起した部分にのみ圧力が作用するため、元の不均一な形状を維持できません。材料aと材料Bは、使用するダイとパンチの形状に応じて、ホットプレス後の最終形状が異なります。金型摩擦の不均一性と変形の過程での温度とサイズの制限により、高温で大型の製品と金型を製造することは困難な場合があります。

熱間プレスと比較して、熱間静水圧プレスは初期圧力とほとんど差のない材料形状を提供できます。材料は、形状を変更した後でも初期形状を維持でき、製品の処理による制限が比較的少なくなります。これらの特徴を生かし、ヒップは様々な分野で活躍しています。

高圧中ガス（アルゴン）

1000℃と98mpaで、アルゴンは密度と粘度が低いため（それぞれ、水の30%と15%）、熱膨張係数が高いため、強い対流を引き起こす可能性があります。したがって、熱間静水圧設備の熱伝達係数は、一般的な電子炉よりも高くなります。

ヒップアプリケーション

Hipは次のように広く使用されています。

1. 粉末加圧焼結
2. 異なるタイプの材料の拡散接続
3. 焼結部品の残留気孔を取り除く
4. 鋳物の内部欠陥の排除
5. 疲労またはクリープによって損傷した部品の再生
6. 高圧含浸炭化

HIPトリートメント

材料は状況に応じて処理する必要があります。最も代表的な方法として、「カプセル法」と「ノンカプセル法」があります。

「カプセル法」とは、右図のように気密性の高いカプセルに粉末または粉末でできた物体を入れ、人工股関節置換術前にカプセルを空にする方法です。

この「カプセル法」は、通常の焼結技術では焼結が困難な素材でも高密度化が可能です。したがって、粉末材料の加圧焼結プロセスで最も一般的に使用されます。また、各種材料の拡散接合や高圧含浸炭化にも使用できます。

次の表は、カプセルフリー法の主な材料と股関節治療の温度/圧力をまとめたものです。

同時に、材料内部の細孔が孤立して閉じており、材料の表面との接続がない場合、これらの細孔は、熱間静水圧処理によって押し出されて除去されることがあります。一方、股関節治療を施した後でも、素材の表面に繋がっている穴は絞られません。そのため、気孔が閉じた材料を熱間静水圧プレスで処理することができ、材料全体の緻密性を高めることができます。

この素材は、「ノーカプセル製法」と呼ばれるカプセルヒップの施術を必要としません。焼結部品の残留気孔を除去し、鋳物の内部欠陥を除去し、疲労やクリープによって損傷した部品を修復するために使用されます。

股関節効果

鋳物の熱間静水圧プレスにより、クリープ破断寿命が1.3〜3.5倍に増加し、合金のタイプに応じて、次の表に示すように延長および収縮します。