Процессы горячего изостатического прессования чрезвычайно распространены во многих отраслях промышленности. Эта методика позволяет создавать плотные формы с повышенными прочностными характеристиками. Аппараты ГИП незаменимы в металлургии, машиностроении, а также при создании керамических деталей. Изостатическое прессование может быть холодным или горячим. Первый тип используется для работы со сложными формами и чаще всего представляет собой подготовительный этап перед полноценной термической обработкой деталей.
Содержание:
- Изостатическое прессование в промышленности
- Горячее изостатическое прессование
- Специфические черты метода
- Установки для работы с материалами
- Порядок обработки
- Использование горячего изостатического прессования
Изостатическое прессование в промышленности
Изостатическое прессование включает в себя набор процедур, направленных на всестороннее воздействие на некоторое изделие. Под действием внешних сил происходит упрочнение материала, из него удаляются лишние примеси. Усилие может создаваться жидкостями или газами. Под гидростатическим прессованием понимают создание давления при помощи специальной рабочей жидкости. Нужное давление создается насосом определенной мощности. Мощность подбирают таким образом, чтобы оборудование могло без проблем функционировать в самых разных условиях.
Перед непосредственным воздействием в некоторую форму засыпается материал в виде порошка. Затем этот материал спрессовывается. А также спекается под действием высоких температур. Рабочая жидкость может быть представлена водой, маслами или глицерином. К преимуществам данного метода прессования можно отнести полное отсутствие каких-либо трений внутри формы. Это достигается за счет постоянного движения частиц материала под действием внешнего давления. А уравновешенность всех сил создает нужные условия для сохранения свойств материала, его упрочнения и удаления лишних примесей.
Изостатическое прессование в промышленности
Дегазация в процессе прессования представляется одним из самых главных эффектов. Именно она помогает удалить газы из материала, а также значительно повысить плотность. С использованием гидростатического прессования создаются различные трубы и оболочки, поскольку особенности методики позволяют формировать габаритные детали с тонкими стенками. Однако при необходимости получения точных размеров и форм необходимо проводить дополнительную обработку. А это, в свою очередь, может значительно снизить производительность труда.Газостатические методы все еще встречаются значительно реже. Это обусловлено сложностью и дороговизной используемого оборудования. Однако использование газа в качестве основного усилия полностью оправдывает вложенные средства. Оборудование очень производительное и подходит для непрерывного использования в промышленных масштабах на протяжении долгого времени. А возможность совмещения с высокотемпературными режимами и вовсе делают подобные агрегаты универсальными приборами для спекания материалов.
Горячее изостатическое прессование
Горячее изостатическое прессование предусматривает совместное действие температуры и давления. Такой подход показывает себя крайне эффективно при решении широкого спектра задач. ГИП может применяться как самостоятельная процедура или в составе некой обрабатывающей системы. Во втором случае оборудование устанавливается после холодного изостатического прессования и используется для дополнительного воздействия.
В рамках ГИП используются специализированные формы из стали или стекла. Эти материалы достаточно прочны и легко выдерживают не только высокое давление, но и резкие перепады температур. Однако невысокая эластичность не позволяет применять формы для создания сложных деталей. Для этого лучше обратить внимание на установки холодного изостатического прессования с резиновыми или силиконовыми формами.
Горячее изостатическое прессование
После обработки в агрегатах ХИП материалы направляются в горячие прессы, где достигаются высокие показатели плотности, а также удаляются все ненужные примеси в виде газов. Метод подходит для работы с такими материалами как титан, керамика, полимеры и композиты. Горячее прессование обеспечивает необходимый уровень однородности детали, сохраняет свойства в любых условиях и повышает качество готового изделия. По сравнению с другими методами, ГИП предлагает гораздо более широкие возможности по обеспечению усталостной прочности.
Главный недостаток метода заключается в дороговизне оборудования. Но подобное вложение средств быстро окупит себя за счет повышения качества производимой продукции и увеличения производственных мощностей.
Специфические черты метода
Методы изостатического прессования горячего типа обладают рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать на этапе подбора оборудования:
- Использование нагнетателя давления и нагревательного элемента открывает возможность создания особых условий для спекания и уплотнения различных материалов.
- Некоторые разновидности приборов помогают осуществлять спекание композитов с металлическими основами без каких-либо ограничений; И соединение в этом случае получается крайне добротным;
- Во время обработки изделий происходит полное удаление различных газовых примесей, негативно влияющих на плотность и прочностные свойства;
- После завершения процесса все спекающие добавки могут без проблем удаляться;
Специфические черты метода
Установки для работы с материалами
Установки для горячего изостатического прессования состоят из нескольких основных элементов, среди которых важнейшую функцию выполняют рабочая камера и внешняя силовая рама. В камеру помещаются все обрабатываемые изделия, а на внешнюю раму закрепляется крышка и дополнительное оборудование. При помощи специального компрессора в рабочей камере создается необходимое давление, которое затем воздействует на форму с материалом. Нагреватель в это время создает равномерную зону нагрева и обеспечивает быстрый нагрев газа до нужной температуры.
Камеру изготавливают из высокопрочной стали, способной выдерживать высокие нагрузки на протяжении долгого времени, а также сохраняющей свои свойства при серьезных перепадах температур. Для формования порошка применяют тонкие металлические оболочки, форму которых стараются максимально приблизить к форме готового изделия. В процессе работы капсула пластически деформируется под действием давления, а порошок во внутренней части превращается в некоторую деталь определенной формы. Капсулу от изделия отделяют механической обработкой или при помощи химического травления.
Установки для работы с материалами<
Порядок обработки
Обработка материала в установках горячего изостатического прессования осуществляется следующим образом:
- На специальных станках создается металлическая форма для конкретной детали;
- В форму засыпают порошкообразный материал;
- Форма подвергается откачиванию воздуха при помощи вакуумного насоса;
- Конструкция размещается в камере пресса;
- Внутри рабочей камеры создаются определенные условия, после чего выдерживаются некоторое время;
- Осуществляется охлаждение формы при помощи специальных воздушных или водяных систем;
- Готовое изделие вытаскивается из формы.
Иногда требуется провести финальную обработку детали, которую чаще всего осуществляют на станках или даже вручную.
Использование горячего изостатического прессования
Оборудование для горячего изостатического прессования используется в самых разных отраслях. Метод незаменим при создании изделий из различных материалов или осуществления финальной обработки какой-либо детали. Конструкция позволяет создавать прочные изделия из порошкообразных материалов посредством спекания и последующей дегазации. Оборудование широко применяется при изготовлении технической керамики для подшипников, уплотнителей и изолирующих элементов. Сплавы после дегазации значительно повышают свои прочностные свойства и могут прослужить гораздо дольше.
Детали газовых турбин в процессе эксплуатации подвергаются действительно внушительным нагрузкам, с которыми бывает сложно справиться неподготовленному материалу. Однако после обработки методом ГИП детали легко выдерживают интенсивные нагрузки. Агрегаты нашли применение в производстве микроэлектроники для формирования необходимых кристаллов различных чипов или процессоров. Полное удаление воздушных примесей и устойчивость к воздействию повышенных температур в данном случае представляются крайне важными аспектами.
Использование горячего изостатического прессования