HIP technologija atsirado Battelle Kolumbo laboratorijoje šeštajame dešimtmetyje. Pradinis taikymas buvo cirkonio apvalkalo sujungimas su urano kuro elementais ankstyviems suslėgto vandens reaktoriams-, nišinė problema, dėl kurios buvo sukurta plačiai naudinga gamybos technika. Crucible Steel ir Kennametal šią technologiją panaudojo septintajame dešimtmetyje miltelinės metalurgijos reikmėms, o aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose ji pamažu tapo įprasta svarbių aviacijos ir kosmoso liejinių praktika. Fizika nuo to laiko beveik nepasikeitė, net jei įranga tapo žymiai didesnė ir greitesnė.

Proceso pagrindai

Koncepcija pakankamai paprasta. Dalys sėdi slėginiame inde, o argono dujos (kartais azotas, bet didesnis argono atominis spindulys veikia geriau) aukštesnėje temperatūroje pasiekia 100–200 MPa slėgį. Geležies MIM lydinių atveju tai paprastai reiškia 1065 laipsnius arba tiek; kobalto{5}}chromas įkaista apie 1220 laipsnių; titano lydiniai apdorojami žemesnėje nei 900 laipsnių temperatūroje. Laikymas trunka nuo 2 iki 4 valandų, priklausomai nuo sekcijos storio ir medžiagos.

Tokiomis sąlygomis vienu metu vyksta trys dalykai. Dėl plastinės deformacijos susidaro tuštumos, nes takumo riba mažėja didėjant temperatūrai, o išorinis slėgis išlieka pastovus. Šliaužimas tęsia tankinimą, nes dislokacijos judesys prisitaiko prie tūrio pokyčio. Atominė difuzija per sugriuvusius tuščius paviršius sukuria tikrus metalurginius ryšius-šis paskutinis mechanizmas išskiria HIP nuo paprasto karštojo presavimo ir užtikrina, kad poringumas neatsidarytų.

Mechaninių savybių poveikis

Nuosavybės patobulinimai iš HIP labai skiriasi priklausomai nuo to, ką matuojate. Tempimo stipris ir kietumas nepadidėja,{1}}nieko, kas pateisintų papildomas išlaidas. Tikrasis pelnas pasireiškia vidiniams defektams jautriose savybėse.

17-4PH nerūdijančio plieno atsparumo smūgiams duomenys iliustruoja esmę. Naudojant iš anksto legiruotą miltelių žaliavą, Charpy vertės padidėjo nuo maždaug 5,4 džaulio-sukepinus iki 9,5 džaulio po HIP. Pagrindinio lydinio maršrutai parodė dar didesnius šuolius: kai kuriuose tyrimuose nuo 6,8 džaulio iki daugiau nei 20 džaulių. Tai yra skirtumas tarp trapaus gedimo režimo ir elastingo režimo daugeliui programų. Nuovargio gyvenimo trukmė gerėja pagal panašius modelius,{14}}pašalinus vidinius streso koncentratorius, ciklai iki gedimo pailgėja 5–10 kartų atliekant didelio ciklo nuovargio bandymus.

Implanto{0}}klasės medžiagoms labiausiai svarbūs plastiškumo skaičiai. Kobalto-chromui pagal ASTM F75 reikia maždaug 20 % pailgėjimo verčių, kad atitiktų chirurginio implanto specifikacijas, o kaip -sukepintas MIM paprastai negali pasiekti. HIP apdorojimas užpildo šią spragą. Ti-6Al-4V vienam F2885 rodo, kad takumo riba iš tikrųjų didėja nuo maždaug 870 MPa iki 960 MPa po HIP, išlaikant pailgėjimui priešingą intuityvumą, kol prisiminsite, kad poringumas neigiamai veikia abi savybes.

Vienas praktinis pranašumas, kuris nerodomas medžiagų savybių lentelėse: partijos-į-nuoseklumas labai pagerėja. Dėl sukepinimo krosnies temperatūros gradientų susidaro tankio svyravimai apkrovoje,{3}} šalia kaitinimo elementų esančios dalys tankėja kitaip nei centre esančios dalys. Po HIP viskas susilieja į teorinį tankį, nepriklausomai nuo pradžios taško. Metalo įpurškimo liejimo gamintojams, vykdantiems statistinę proceso kontrolę, šis sugriežtintas paskirstymas dažnai yra svarbus tiek pat, kiek ir absoliutus nuosavybės padidėjimas.

Gamybos realybės

Dauguma metalo įpurškimo liejimo paslaugų teikėjų perkelia HIP specializuotiems perdirbėjams, o ne perkelia šias galimybes į{0}}vidų. Įranga brangi, vienos MIM operacijos panaudojimo rodikliai retai pateisina tam skirtą pajėgumą, o eksploatacinės žinios nelabai sutampa su pagrindinėmis sukepinimo ir liejimo kompetencijomis. „Bodycote“, „Quintus“ ir keletas kitų sutartinių procesorių tvarko didžiąją komercinės apimties dalį.

Ciklo ekonomika labai priklauso nuo pakrovimo efektyvumo. Gamybinio HIP indo karštoji zona gali būti 1,5 metro skersmens ir 3 metrų aukščio-didelio tūrio, kurį reikia produktyviai užpildyti, atsižvelgiant į 4–8 valandų ciklo laiką. Mažos MIM dalys gali būti tvirtai pritvirtintos; didesnius sudėtingos geometrijos komponentus yra sunkiau efektyviai supakuoti. Tai atspindi sutartinės kainodaros, o vienos dalies išlaidos labai sumažėja, kai yra didesnės apimties.

 

Paviršiaus užterštumas yra nuolatinis galvos skausmas, kai naudojamasi kelių lydinių aptarnavimo centruose. Įrenginiai, apdorojantys nikelio superlydinius, įrankių plieną ir titaną ta pačia įranga, neišvengiamai palieka nuosėdų pėdsakus, kurie gali patekti ant MIM dalių paviršių. Chromo ir silicio junginiai yra žalios arba rusvos spalvos. Paprastai paviršutiniškas ir nuimamas švelniai šlifuojant arba valant cheminiu būdu, tačiau verta iš anksto aptarti su procesoriumi dėl kosmetikos ar biologinio suderinamumo{4}}kritinių pritaikymų. Kai kurios tinkintos MIM dalių OĮG programos nurodo specialius HIP ciklus, kad būtų išvengta visiško kryžminio-užteršimo.

Dalies projektavimo metu reikia atkreipti dėmesį į matmenų pokyčius HIP metu. Akytumo uždarymas sukelia tolygų susitraukimą, proporcingą tankio padidėjimui-, nesunku numatyti ir kompensuoti. Daugiau problemų kelia tankio gradientai, paveldėti iš liejimo įpurškimo. Didesnis sandarinimo tankis šalia vartų, palyginti su plonesnėmis sekcijomis, esančiomis toliau, HIP metu sukuria skirtingą susitraukimą, kuris gali iškreipti sudėtingas geometrijas. Patyrę metalo įpurškimo liejimo tiekėjai atlieka bandymų ciklus ankstyvoje kūrimo stadijoje, kad apibūdintų ir kompensuotų šį poveikį, prieš pradėdami naudoti įrankius.

Kur HIP turi ekonominę prasmę

Papildomos apdorojimo išlaidos reiškia, kad HIP nurodomas ten, kur tai pateisina našumo reikalavimai, o ne kaip numatytasis veiksmas. Orlaivių ir kosmoso komponentai-turbinos mentės, konstrukciniai laikikliai, skrydžio{2}}kritinė aparatinė įranga-įprastai taikoma HIP standartinė praktika pagal AS9100 kokybės sistemos reikalavimus. Medicininiai implantai yra panašūs; III klasės įrenginių reguliavimo būdai iš esmės reikalauja viso -tankio medžiagos viskam, kas mato ciklinį įkėlimą in vivo.

Automobilių pritaikymas plečiasi, nes elektrifikacija stumia šilumos valdymo reikalavimus. Didelės-srovės varinės šynos ir galios elektronikos korpusai vis dažniau nurodo HIP, kad šilumos laidumas atitiktų projektinius tikslus. Tiksli elektrinių pavarų pavarų dėžė pasižymi geresnėmis nuovargio savybėmis. Keletas metalo liejimo detalių tiekėjų, dalyvaujančių neseniai vykusiose Chinapla parodose, pabrėžė, kad HIP{4}}apdorotos dalys, skirtos elektromobiliams, yra auganti sritis.

Komercinėms MIM dalims, kuriose dominuoja sąnaudų spaudimas, o nuosavybės reikalavimai neviršija{0}}sukepintų galimybių, HIP prideda išlaidų be proporcingos naudos. Ši technologija atlieka savo vaidmenį tame sudėtingų programų pogrupyje, kur visas tankis tiesiogiai užtikrina produkto našumą-ir kur klientai pripažįsta, kad medžiagos vientisumas yra pranašesnis.