Изостатический пресс – устройство, предназначенное для формования керамических материалов высокой плотности и изделий с основой из металла, которые обрабатываются за счет равномерного распределения давления по площади образца. Прессование данного типа применяется для удаления внутренних дефектов в отливках с титановой либо алюминиевой основой и осуществляется за счет всестороннего сжатия в жидкостной, либо газовой рабочей среде.
Устройства применяются в различных отраслях промышленного производства, включая сферу обработки металлов и изготовления подшипников, а также востребованы при организации научно-исследовательских разработок в лабораториях.
Содержание:
- Изостатический пресс – устройство
- Принцип работы изостатического пресса
- Горячий изостатический пресс – применение
- Технология горячего изостатического прессования
- Холодное изостатическое прессование
Изостатический пресс – устройство
Изостатический пресс – устройство
Изостатическое прессование предусматривает быстрое изготовление готовых для последующего обжига изделий, не требует подготовки пластичных масс, а также осуществляется без использования гипсовых форм и просушивания заготовок. Процедура отличается низким потреблением электроэнергии, обеспечивает получение высококачественных материалов и характеризуется технологической гибкостью благодаря возможности замены пресс-форм. Конструкция горячего изостатического пресса предусматривает наличие следующих рабочих узлов:
- Сосуд высокого давления;
- Система подачи газа;
- Нагревательный элемент;
- Герметично закрывающаяся верхняя крышка камеры;
- Опора;
- Нижняя крышка рабочей камеры.
Сосуд для обработки материалов изготавливается из стали высокоуглеродистого типа, которые подвергаются ковке и проходят стадию обжига в вакуумной печи. Трубопроводы для подачи высокого давления предусматривают наличие уплотнителей, которые предотвращают попадание жидкости и обеспечивают безопасность рабочего процесса. Сосуды высокого давления оснащаются системой защиты, которая препятствует проникновению рабочих примесей в гидравлический узел нагнетания давления. Агрегаты ГИП поддерживают емкость рабочей камеры до 50 литров, обеспечивают температурное воздействие на материал в диапазоне от 1200 до 1800°С при показателях рабочего давления 2000 кг/кв.см.
Принцип работы изостатического пресса
Принцип работы изостатического пресса
Изостатическое прессование базируется на принципе формования обрабатываемого материала под давлением, которое равномерно воздействует на образец со всех сторон. Обработка изделий осуществляется в закрытых сосудах и обеспечивает условия для формовки материалов с огнеупорными свойствами, фарфоровых и керамических изделий, сплавов твердого типа и постоянных магнитов, а также углеродосодержащих материалов и металлических порошков. Преимуществами изостатического прессования изделий выступают:
- Равномерность воздействия на образец;
- Возможность регулировки параметров плотности, структуры и химического состава материалов;
- Минимальные потери сырья, что особенно критично для обработки образцов из дорогостоящих либо токсичных веществ;
- Уплотнение производится со 100% точностью;
- После прессования требуется минимальная механическая обработка изделий;
- Возможность формирования конструкций на основе различных композитных составов, предусматривающих наличие внутренних полостей.
Принцип работы изостатической установки основывается на равнонаправленном воздействии рабочего давления на обрабатываемый материал, которое осуществляется в газовой среде при заданных температурных условиях. Оборудование предусматривает стабильное поддержание температурных показателей, обработка материалов характеризуется отсутствием внутренних напряжений. Отмечается высокая эффективность удаления воздушных пузырьков и точная регулировка параметров температуры и давления.
Горячий изостатический пресс – применение
Горячий изостатический пресс – применение
Область использования установок ГИП охватывает промышленные предприятия различной мощности, а также лаборатории, специализирующиеся на организации научно-исследовательских разработок. Установки применяются в процессе производства деталей высокой плотности, для которых характерна сложная конфигурация. Основные сферы использования агрегатов для прессования включают:
- Обработку керамических и керамзитных материалов;
- Изготовление режущих приборов и инструментов;
- Область утилизации отходов ядерного типа;
- Производство протезов.
Методика ГИП задействуется в производственных процессах, требующих равномерной усадки материалов и достижение высокой плотности веществ по всей длине. Применение горячих изостатов охватывает технологии, для которых базовым этапом является уплотнение порошковых веществ. Также может задействоваться в качестве дополнительной обработки материалов при осуществлении спекания. Прессы ГИП обеспечивают формирование изделий со сложной конфигурацией путем последовательного прессования, первым этапом которого выступает уплотнение вещества с помощью холодной формовки с последующей горячей прессовкой без использования форм.
Технология горячего изостатического прессования
Технология горячего изостатического прессования
Технология горячего изостатического прессования обеспечивает воздействие на материал в условиях повышенного давления и высоких температур, что позволяет получать изделия с однородной структурой без присутствия пористых включений. Процедура ГИП предусматривает одновременное воздействие высоких температур и давления, которое создается за счет рабочей газовой среды. Формование порошковых веществ осуществляется в оболочке деформируемого либо эластичного типа. Преимуществами горячего изостатического прессования выступают:
- В обрабатываемом изделии с керамической либо металлической основой сохраняется мелкозернистая внутренняя структура;
- Охлаждение осуществляется в ускоренном темпе, что позволяет эффективно производить последующую закалку;
- Внутренняя структура заготовки характеризуется высокой однородностью, в отличие от стандартного литья, которое предусматривает неоднородные включения из-за длительного остывания изделия;
- В материалах отсутствует усадка, и не формируются трещины;
- Благодаря минимальной пористости достигается длительная износостойкость материалов, а также снижается коэффициент трения при эксплуатации;
- Металлы могут видоизменяться с формированием новых свойств, которые ранее передавались только под воздействием деформационного типа.
Принцип работы горячего изостатического пресса предусматривает следующие стадии:
- Помещение обрабатываемой заготовки в оболочку, которая характеризуется эластичностью при повышении показателей давления и температуры (металл либо стекло);
- С помощью рабочей газовой среды осуществляется давление на изделие с равномерным распределением по всей площади вещества;
- Заготовка помещается в рабочую камеру, которая выдерживает давление до 200 Мпа;
- После окончания процедуры формовки изделия извлекаются из пресса.
Холодное изостатическое прессование
Метод холодного изостатического прессования (ХИП) предусматривает воздействие равномерного давления на образец при температуре окружающей среды. Процесс обработки характеризуется возможностью регулировки параметров давления и продолжительности проведения процедуры. Технология холодной формовки порошковых материалов обеспечивает уплотнение изделий необходимой конфигурации перед последующей обработкой в условиях высоких температур.
Холодное изостатическое прессование
Прессование холодного типа проводится сухим и мокрым способом. Мокрый вариант предусматривает наличие рабочей камеры, высокие параметры рабочего давления в которой поддерживаются за счет жидкостной среды, и используется при изготовлении образцов сложной формы. Сухой тип формовки применяется в процессе производства крупных партий изделий, которые характеризуются одинаковой конфигурацией. Область применения холодного изостатического прессования охватывает следующие сферы:
- Формовка изделий из циркония и оксида алюминия, которые характеризуются повышенной плотностью, имеют плотную структуру и не подвержены появлению трещин;
- Производство нитрида кремния с улучшенными показателями пластической деформации и повышенным сопротивлением к разрушению;
- Выпуск деталей с ферритовой и титановой основой;
- Обработка вольфрамовых деталей, которые используются при производстве ракетных форсунок;
- Производство изделий и керамики с огнеупорными свойствами;
- Изготовление жаропрочных материалов;
- Производство изделий из тефлона и металлов редкоземельного типа;
- Обработка тяжелых металлов.
Для организации изостатического формования холодного типа применяются агрегаты с рабочей камерой диаметром до 3 метров, которые поддерживают рабочее давление в пределах 600 МПа и осуществляют прессовку материалов при температуре рабочей среды на уровне комнатной.