Apakah Penekanan Isostatik Panas?
Gambaran keseluruhan
Teknologi Hot Isostatic Pressing (HIP) telah dicadangkan pada tahun 1950-an oleh Battelle Memorial Institute. Ia pada asalnya digunakan untuk ikatan resapan bahagian reaktor nuklear. Ia tidak lama kemudian mendapati bahawa ia adalah teknologi yang sangat baik untuk penyatuan serbuk dan penghapusan keliangan dalam karbida bersimen. Penekanan isostatik panas telah berkembang menjadi teknologi yang diiktiraf dalam industri untuk ketumpatan dan ketumpatan aloi untuk meningkatkan sifat mekanikal, kelicinan dan keupayaan penyadurannya. Fungsi utamanya adalah untuk membuang lompang di dalam bahan. Kebanyakan pengeluar acuan suntikan logam menyumber luar proses ini kepada pembekal perkhidmatan menekan isostatik panas MIM profesional atau pembekal pemprosesan HIP yang disahkan.
Kerana prosesnya mudah dan hanya memerlukan rawatan suhu tinggi dan tekanan tinggi bahagian, peralatan menekan isostatik panas direka khas untuk mencapai keadaan ini, dan kos peralatan adalah tinggi. Semasa proses menekan isostatik panas, suhu tinggi menjadikan bahan sangat lembut dan mudah berubah bentuk, manakala tekanan tinggi memampatkan mikropori di dalam bahan. Liang-liang disingkirkan melalui mekanisme rayapan dan resapan. Kekuatan hasil (YS) bahan berkurangan apabila suhu meningkat. Apabila oksigen digunakan pada bahan logam, proton hangat tidak akan meresap ke dalam bahan logam. Mekanisme pra-ubah bentuk pada peringkat awal penekanan isostatik panas termasuk Nabarro-rayapan herring (penyebaran melalui bahagian dalam bijirin), rayapan Coble (rayapan sempadan butiran) dan rayapan kehel.
Peringkat akhir penekanan isostatik panas termasuk ikatan resapan dinding liang tertutup antara satu sama lain. Kerana ketumpatan tersinter bahagian acuan suntikan logam adalah cukup tinggi dan liang dalaman tertutup (tidak saling berkaitan) dan boleh dimampatkan, ia sangat sesuai untuk teknologi menekan isostatik panas. Jika bahagian acuan suntikan logam mempunyai liang yang terdedah dan tidak tertutup, gas mampat yang dibuang akan mengisi liang ini tanpa memampatkannya. Selepas menyediakan aloi titanium dengan teknologi penekan isostatik panas serbuk, serbuk logam perlu dimasukkan ke dalam relau penekan isostatik panas dan dikosongkan, dan kemudian pintu relau ditutup, supaya ikatan rapat antara serbuk boleh dicapai di bawah tindakan tekanan dan suhu. Nasib baik, ketumpatan tersinter bahagian acuan suntikan logam biasanya mencapai lebih daripada 95%, dan dalam kebanyakan kes melebihi 98%, manakala ketumpatan minimum bahan ditekan isostatik panas adalah antara 92% dan 94%. Jadual 9.1 menunjukkan ketumpatan minimum bahagian acuan suntikan logam selepas tekanan isostatik panas. Dengan menanda pada bahagian acuan suntikan logam dengan{11}}penanda suhu tinggi boleh menguji sama ada ia boleh ditekan secara isostatik panas.
Jika tanda tidak direkodkan dengan jelas dan tidak meresap ke bahagian dalam bahagian, tekanan isostatik panas boleh digunakan untuk mendapatkan ketumpatan yang lebih tinggi. Jika ia memasuki bahagian dalam bahagian, tekanan isostatik panas tidak boleh digunakan untuk mendapatkan ketumpatan yang lebih tinggi. Banyak pembekal ketumpatan HIP pengacuan logam global kini menawarkan perkhidmatan pemprosesan-sehenti pos-untuk membantu pelanggan mencapai-komponen MIM berketumpatan penuh.
Jadual 9.1 Ketumpatan Minimum Bahagian Beracuan Suntikan Logam Selepas Penekanan Isostatik Panas (g/cm³)
| Aloi | Ketumpatan Teori | Ketumpatan Minimum Selepas HIP |
|---|---|---|
| Ti–6Al–4V | 4.43 | 4.1 |
| F2886 (F75) | 8.4 | 7.8 |
| 17–4PH SS | 7.8 | 7.2 – 7.10 |
| 316L SS | 8.0 | 7.4 |
| Keluli aloi-rendah | 7.6 – 7.9 | 7.1 – 7.3 |
| S7 | 7.83 | 7.2 |
Proses Penekanan Isostatik Panas
Proses menekan isostatik panas menggunakan gas panas lengai termampat untuk memberikan tekanan pada bahan kerja. Untuk bahagian acuan suntikan logam, suhu menekan isostatik panas biasanya 100~200 darjah lebih rendah daripada suhu pensinteran, dan tekanan biasanya dalam julat 15 000~20 000 psi (105~140 MPa). Gas pilihan untuk menekan isostatik panas ialah argon kerana saiz atomnya besar. Nitrogen juga boleh digunakan, tetapi kesannya tidak sebaik argon. Rajah 9.1 menunjukkan gambar rajah skema tekanan isostatik panas. Proses ini adalah proses pemprosesan kelompok dan biasanya berlangsung 4~10 jam. Langkah-langkahnya adalah seperti berikut:
(1) Muatkan bahan ke dalam relau dan tutup pintu relau;
(2) Vakum dan isi dengan gas lengai;
(3) Panaskan dan tekan pada masa yang sama;
(4) Sejukkan dan turunkan tekanan pada masa yang sama;
(5) Ekzos;
(6) Keluarkan bahagian.
Urutan ini mewakili proses menekan isostatik panas bebas dan biasanya digunakan untuk mengeluarkan bilet padat untuk tuangan dan bahagian acuan suntikan logam. Dalam industri karbida bersimen, proses yang dipanggil pensinteran penekan isostatik panas atau pensinteran tekanan ialah proses yang digunakan untuk memejalkan komponen berasaskan serbuk karbida/kobalt bersimen. Oleh kerana pensinteran dan penekanan isostatik panas selesai dalam satu langkah, jumlah masa pemprosesan dan kos dikurangkan. Tekanan biasanya 1.5 ~ 10 MPa, yang jauh lebih rendah daripada tekanan isostatik panas standard, tetapi ia cukup untuk menghilangkan liang dalam karbida bersimen. Peneraju vendor penekan isostatik panas bahagian MIM China dan pembekal penyelesaian-ketumpatan penuh acuan suntikan logam antarabangsa menggunakan teknologi bersepadu ini secara meluas untuk menyampaikan komponen prestasi keletihan yang lebih tinggi untuk pelanggan aeroangkasa, perubatan dan automotif.
