4 điểm kEY bạn nên biết về HIP (nhấn đẳng áp nóng)

1. ép đẳng áp nóng là gì?

HIP là tên viết tắt của Hot Isostatic Press, là một công nghệ nén và nén đẳng hướng của vật liệu bằng cách sử dụng khí áp suất và nhiệt độ cao làm môi chất truyền áp suất và nhiệt （hàng trăm đến 2000 ℃ và áp suất đẳng áp từ hàng chục đến 200 MPa ）. Argon là phương tiện áp suất được sử dụng phổ biến nhất.

Nó được phát minh tại Hoa Kỳ vào những năm 1950 và được sử dụng để tạo hình, nung kết, nối và loại bỏ các khuyết tật của các vật liệu khác nhau như kim loại, cacbua xi măng và gốm sứ.

Hình 1 cho thấy sự xuất hiện và Hình 2 cho thấy cấu hình của thiết bị HIP.

2. Sự khác biệt giữa ép hông và ép nóng

Ấn nóng rất giống với hông. Phay, rèn và đùn cũng có thể áp dụng cho nhiệt độ cao và áp suất cao, nhưng không giống như phương pháp ép đẳng nhiệt nóng, chúng không được áp dụng cho phương pháp ép đẳng áp.

Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa ép hông và ép nóng là hông sử dụng áp suất khí để tạo áp suất đẳng áp lên vật liệu, trong khi ép nóng chỉ áp dụng áp suất đơn trục.

So với ép nóng, hông có thể tạo ra hình dạng vật liệu không khác nhiều so với hình dạng ban đầu sau khi ép. Ngay cả sau khi thay đổi hình dạng, vật liệu vẫn có thể giữ nguyên hình dạng ban đầu và tương đối ít bị hạn chế bởi quá trình xử lý sản phẩm. Bằng cách tận dụng triệt để những đặc điểm này, hip đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Để giải thích rõ ràng sự khác biệt giữa phương pháp ép đẳng nhiệt nóng và phương pháp ép nóng, chúng ta giả định rằng phương pháp ép đẳng nhiệt nóng hoặc phương pháp ép nóng được áp dụng cho vật liệu a (kim loại có lỗ bên trong) và vật liệu B (kim loại có các đầu không đồng đều), tương ứng.

Như trong Hình 3, nếu sử dụng công nghệ hông, vật liệu a sẽ co lại và giữ nguyên hình dạng ban đầu cho đến khi các lỗ rỗng bên trong biến mất và được kết hợp lại do hiệu ứng khuếch tán. Và vật liệu B sẽ không thay đổi hình dạng của nó bởi vì một áp suất đồng nhất được áp dụng lên cạnh không đều.

Như trong hình 4, trong trường hợp ép nóng, vật liệu a sẽ xuất hiện hiện tượng giống như hông. Vật liệu B không thể duy trì hình dạng không đồng đều ban đầu vì áp suất chỉ được tác động lên phần lồi. Vật liệu a và vật liệu B sẽ có hình dạng cuối cùng khác nhau sau khi ép nóng, tùy thuộc vào hình dạng của khuôn dập và khuôn đột được sử dụng. Việc áp dụng công nghệ ép nóng để chế tạo các sản phẩm có kích thước lớn và các chi tiết đúc là do sự không đồng nhất do ma sát với khuôn và sự hạn chế của nhiệt độ và kích thước trong quá trình biến dạng.

3.Hip chế độ ứng dụng

Vật liệu cần được xử lý tùy theo tình hình. Các phương pháp điển hình nhất bao gồm “phương pháp viên nang” và “phương pháp không viên nang”.

Như thể hiện trong hình bên phải, "phương pháp viên nang" là để niêm phong bột hoặc phần thân chính được đúc từ bột trong một viên nang kín khí và làm rỗng viên nang trước hông.

“Phương pháp viên nang” này có thể cung cấp mật độ cao ngay cả đối với các vật liệu khó thiêu kết bằng công nghệ thiêu kết thông thường. Do đó, nó được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình thiêu kết áp lực của vật liệu dạng bột. Nó cũng được sử dụng để liên kết khuếch tán hoặc cacbon hóa ngâm tẩm áp suất cao của các loại vật liệu khác nhau.

Bảng sau đây tóm tắt các vật liệu chính của phương pháp không viên nang và nhiệt độ / áp suất xử lý vùng hông.

Nếu các lỗ rỗng trong vật liệu bị cô lập, đóng kín và không kết nối với bề mặt vật liệu, các lỗ rỗng này có thể bị ép và loại bỏ bằng cách xử lý hông. Mặt khác, ngay cả sau khi xử lý khớp háng, lỗ nối với bề mặt vật liệu vẫn không bị ép chặt. Do đó, xử lý hông của vật liệu có lỗ đóng có thể cung cấp mật độ cao của toàn bộ vật liệu.

Vật liệu này không yêu cầu viên nang cho hông, được gọi là "phương pháp không viên nang". Điều này được sử dụng để loại bỏ các lỗ rỗng còn sót lại trên các bộ phận thiêu kết, loại bỏ các khuyết tật bên trong của vật đúc, và sửa chữa các bộ phận bị hư hỏng do mỏi hoặc rão.

4. ứng dụng cụ thể HIP

Hip được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

(1) thiêu kết bột bằng áp suất

(2) liên kết khuếch tán của các loại vật liệu khác nhau

(3) loại bỏ các lỗ rỗng còn sót lại trong các bộ phận thiêu kết

(4) loại bỏ các khuyết tật bên trong của vật đúc

(5) sửa chữa các bộ phận bị mỏi hoặc bị rão

(6) phương pháp cacbon hóa ngâm áp suất cao

Hãy lấy việc sản xuất cacbua xi măng làm ví dụ cụ thể về việc áp dụng công nghệ hip.

Cacbua xi măng kém hơn thép và các kim loại khác về độ dẻo dai, và rất dễ bị các khuyết tật như hạt thô và lỗ rỗng. Để tận dụng hết các đặc tính tự nhiên của các vật liệu này, cần phải loại bỏ các khuyết tật bên trong, và hông là phương tiện hữu hiệu nhất để loại bỏ các khuyết tật này.

Vì pha lỏng của kim loại như coban được sử dụng làm pha kết dính khi thiêu kết cacbua đã xi măng, nên thể thiêu kết thông thường có thể được nén chặt đến mật độ gần với mật độ lý thuyết. Tuy nhiên, vẫn có những lỗ xốp mịn trong phần thân thiêu kết, đóng vai trò gây tử vong cho cacbua kết dính và vỡ ra dưới áp lực có thể sinh ra trong điều kiện bình thường. Mục đích của quá trình ép đẳng nhiệt nóng là để loại bỏ hoàn toàn một số lỗ chân lông trong cơ thể thiêu kết.

Bảng 1 cho thấy sự thay đổi của các đặc tính cơ học khi ép đẳng nhiệt nóng, và Hình 3 cho thấy biểu đồ Weibull về độ bền uốn trước và sau khi ép đẳng nhiệt nóng.

Bảng 1 Ảnh hưởng của việc xử lý HIP đến các tính chất cơ học của cacbua xi măng

Như đã trình bày ở trên, mật độ và độ cứng của cacbua xi măng không bị thay đổi khi xử lý bằng HIP. Tuy nhiên, bằng cách loại bỏ các lỗ xốp mịn, độ bền uốn được cải thiện đáng kể và sự phân tán độ bền trở nên rất nhỏ để tăng độ tin cậy.