Горячее изостатическое прессование – процедура обработки металлов, керамики и порошковых соединений под давлением в условиях повышенных температур. Параметры повышенного давления формируются за счет использования газовой среды, формовка осуществляется равномерно по всей площади образца, что позволяет обеспечить высокое качество обрабатываемых материалов.
Услуги ГИП задействуются для обработки отлитых либо спеченных изделий с пористой структурой, обеспечивая устранение скрытых внутренних полостей, а также для консолидации порошковых металлов в закрытых пресс-формах. Агрегаты используются в технологических циклах промышленных предприятий, при обработке металлических сплавов и производстве подшипников, а также применяются при разработке научно-исследовательских решений в лабораториях.
Содержание:
- Горячее изостатическое прессование - технология и назначение
- Горячий изостатический пресс – устройство
- Принцип работы горячего изостатического пресса
- Горячее изостатическое прессование порошков
Горячее изостатическое прессование - технология и назначение
Горячее изостатическое прессование - технология и назначение
Методика горячего изостатического прессования характеризуется следующими преимуществами:
- В результате обработки металла либо керамики предусматривается сохранение мелкозернистой структуры материала;
- За счет высоких теплопроводных свойств газовой среды обеспечивается высокая скорость охлаждения обрабатываемого образца;
- Достигается повышенная однородность структуры материалов;
- Отсутствуют трещины и усадка металлов;
- Не развивается коррозия;
- Повышаются характеристики сопротивляемости сварных соединений газовому давлению;
- Устраняются микротрещины, которые возникают при восстановительных процессах.
Технология изостатического прессования позволяет оптимизировать стандартные производственные процедуры и организовать выпуск изделий, которые не могут изготавливаться другим путем. Данный фактор позволяет использовать ГИП в качестве оптимального направления обработки керамических изделий, металлов и порошков. Прессование с помощью горячих изостатов обеспечивает быстрый процесс производства деталей для последующего обжига, не требует использования гипсовых форм и пластичных масс с обязательным этапом просушивания заготовок. Процесс формовки характеризуется экономичным расходом энергоресурсов, позволяет изготавливать материалы с высокими параметрами качества и поддерживает возможность изменения конфигурации пресс-форм.
Горячий изостатический пресс – устройство
Горячий изостатический пресс – устройство
Характерной особенностью горячего изостатического прессования являются тепловые процессы, которые обеспечивают получение изделий из керамики и металлов, равномерно уплотненных по всей площади за счет воздействия рабочего давления. В ходе обработки используется повышенное изотропное давление, которое воздействует на образец при высоких температурных показателях. Параметры температуры поддерживаются на уровне ниже отметки плавления металла. Устройство горячего изостатического пресса предусматривает наличие следующих рабочих элементов:
- Рабочая камера, способная выдерживать условия высокого давления;
- Линия подачи газовой смеси;
- Фильтры;
- Компрессорная установка;
- Баллоны, заполненные сжатым газом;
- Холодильный узел;
- Манометр;
- Нагревательный элемент;
- Теплозащитные экраны;
- Верхняя и нижняя крышки рабочей камеры.
В качестве основания рабочей камеры используются углеродистые стали, прошедшие процедуру обработки в печи вакуумного типа. Трубопроводы, по которым осуществляется подача высокого давления в рабочее пространство, и сосуды повышенного давления оснащаются дополнительными уплотнителями для защиты рабочей среды от проникновения посторонних примесей и жидкостей. Полезный объем рабочей камеры установок ГИП составляет до 50 литров, граничные параметры температур – от 1200 до 1800°С, верхняя отметка нагнетаемого давления составляет 2000 кг/кв.см.
Принцип работы горячего изостатического пресса
Изостатическое прессование горячего типа предусматривает процесс формовки материалов в условиях высоких температур под воздействием равнонаправленного давления. Обработка веществ производится в сосудах закрытого типа и обеспечивает формование изделий из фарфора, керамики твердых сплавов, с высокими огнеупорными свойствами, а также порошковых металлов и материалов с высоким содержанием углерода.
Принцип работы горячего изостатического пресса
Принцип действия горячего изостатического пресса базируется на воздействии газовой среды под давлением на форму с прессованным материалом и предусматривает использование повышенных температур. Агрегаты характеризуются длительной поддержкой температур на стабильном уровне и позволяют получать на выходе материалы без внутренних напряжений. При работе установок возможна точная регулировка показателей давления и температурных условий, что дает возможность эффективно выводить пузырьки воздуха из прессуемых веществ. Процесс ГИП включает следующие этапы:
- Помещение материалов в эластичную капсулу из металла либо стекла;
- Формирование рабочей газовой среды, которая при нагнетании внутреннего давления равномерно воздействует на капсулу с материалом;
- Обработка прессованного вещества в разогретой камере под давлением до 200 МПа;
- Охлаждение формы с веществом и извлечение из агрегата.
Благодаря обработке в горячих изостатических прессах керамические и металлические изделия не теряют мелкозернистую структуру. Полученные образцы характеризуются повышенной износостойкостью и предусматривают невысокий процент трения при дальнейшем использовании. Структурные характеристики деталей отличаются повышенной однородностью по сравнению с материалами, получаемыми методом стандартного литья, которые имеют неоднородную структуру из-за длительной процедуры охлаждения. Ускоренное охлаждение при ГИП создает благоприятные условия для проведения последующей закалки изделий. Обработка материалов данным способом позволяет формировать новые свойства без необходимости деформационного воздействия.
Горячее изостатическое прессование порошков
Прессование порошков горячим изостатическим методом - сложный технологический процесс воздействия на материал за счет использования давления рабочей газовой среды в условиях повышенной температуры. Данный тип обработки применяется при производстве изделий из металлических порошков, которые характеризуются высокими показателями прочности и не содержат пор.
Горячее изостатическое прессование порошков
Производство металлических порошков осуществляется путем инертной атомизации газа, далее полученное вещество упаковывается в жесткую капсулу требуемой конфигурации и под воздействием высоких температур и давления материал уплотняется за счет изостатического сжатия. Технологический процесс ГИП порошков включает следующие стадии:
- Изготовление формы с металлическим основанием;
- Наполнение формы порошковым материалом;
- Создание безвоздушной среды внутри рабочей области;
- Помещение формы в изостатический агрегат;
- Повышение параметров температуры и давления;
- Достижение необходимых технологических показателей;
- Снижение температуры и охлаждение формы;
- Выемка полученных образцов.
Процесс формовки порошковых материалов производится с использованием эластичных либо деформируемых капсул. Горячие изостатические прессы представлены в каталогах ведущих производителей отечественного и зарубежного рынка. Установки характеризуются различным объемом рабочей камеры и параметрами производительности, что позволяет подобрать оптимальный вариант оборудования для крупных промышленных предприятий и мелкосерийных производств.