HIP tehnoloģija tika izmantota Batelles Kolumbusas laboratorijā 1950. gados. Sākotnējais pielietojums bija cirkonija apšuvuma savienošana ar urāna degvielas elementiem agrīniem spiediena ūdens reaktoriem-, kas ir nišas problēma, kas radīja plaši noderīgu ražošanas paņēmienu. Crucible Steel un Kennametal šo tehnoloģiju izmantoja 1960. gados pulvermetalurģijas lietojumiem, un 1970. un 1980. gados tā pakāpeniski kļuva par standarta praksi kritiskiem kosmosa lējumiem. Kopš tā laika fizika nav daudz mainījusies, pat ja aprīkojums ir kļuvis ievērojami lielāks un ātrāks.

Procesa pamati

Koncepcija ir pietiekami vienkārša. Daļas atrodas spiedtvertnē, kamēr argona gāze (dažreiz slāpeklis, bet argona lielākais atomu rādiuss darbojas labāk) paaugstinātā temperatūrā rada spiedienu līdz 100–200 MPa. Dzelzs MIM sakausējumiem tas parasti nozīmē apmēram 1065 grādus; kobalta-hroms karstāks ap 1220 grādiem; titāna sakausējumu process ir zemāks par 900 grādiem. Noturēšanas laiks ir no 2 līdz 4 stundām atkarībā no sekcijas biezuma un materiāla.

Šādos apstākļos vienlaikus notiek trīs lietas. Plastiskā deformācija sabrūk tukšumus, jo tecēšanas robeža samazinās līdz ar temperatūru, bet ārējais spiediens paliek nemainīgs. Creep turpina blīvēšanu, jo dislokācijas kustība pielāgojas skaļuma izmaiņām. Un atomu difūzija pāri sabrukušajām tukšajām virsmām rada faktiskas metalurģiskas saites-šis pēdējais mehānisms atšķir HIP no vienkāršas karstās presēšanas un nodrošina, ka porainība vairs neatveras.

Mehānisko īpašību ietekme

Īpašuma uzlabojumi no HIP ievērojami atšķiras atkarībā no tā, ko mēra. Stiepes izturība un cietība nedaudz nepalielinās-neko, kas attaisnotu papildu izmaksas. Reālie ieguvumi parādās īpašībās, kas ir jutīgas pret iekšējiem defektiem.

Dati par triecienizturību 17-4PH nerūsējošajam materiālam ilustrē šo lietu. Izmantojot iepriekš-leģētu pulvera izejvielu, Šarpija vērtības palielinājās no aptuveni 5,4 džouliem pēc saķepināšanas līdz 9,5 džouliem pēc HIP. Galveno sakausējumu maršruti uzrādīja vēl lielākus lēcienus: dažos pētījumos no 6,8 džouliem līdz vairāk nekā 20 džouliem. Tā ir atšķirība starp trauslu atteices režīmu un elastīgu režīmu daudziem lietojumiem. Noguruma dzīves uzlabojumi notiek pēc līdzīgiem modeļiem,{14}}novēršot iekšējos spriedzes koncentratorus, cikla noguruma pārbaudēs tiek pagarināts līdz neveiksmei par 5–10.

Implantu{0}}materiāliem elastības rādītāji ir vissvarīgākie. Kobalta-hromam atbilstoši ASTM F75 ir nepieciešamas aptuveni 20% pagarinājuma vērtības, lai atbilstu ķirurģisko implantu specifikācijām, ko parasti nevar sasniegt, kā -saķepināts MIM. HIP apstrāde novērš šo plaisu. Ti-6Al-4V uz F2885 uzrāda tecēšanas robežu, kas faktiski palielinās no aptuveni 870 MPa līdz 960 MPa pēc HIP, vienlaikus saglabājot pretintuitīvu pagarinājumu, līdz atceraties, ka porainība negatīvi ietekmē abas īpašības.

Viens praktisks ieguvums, kas neparādās materiālu īpašību tabulās: partiju{0}}līdz-konsekvence ievērojami uzlabojas. Saķepināšanas krāsns temperatūras gradienti rada blīvuma svārstības slodzei-detaļas, kas atrodas blakus sildelementiem, sablīvē savādāk nekā daļas, kas atrodas centrā. Pēc HIP viss saplūst teorētiskā blīvuma virzienā neatkarīgi no sākuma punkta. Metāla iesmidzināšanas veidņu ražotājiem, kas veic statistisku procesa kontroli, šis stingrākais sadalījums bieži vien ir tikpat svarīgs kā absolūtais īpašuma ieguvums.

Ražošanas realitāte

Lielākā daļa metāla iesmidzināšanas liešanas pakalpojumu sniedzēju izmanto HIP ārpakalpojumus specializētiem pārstrādātājiem, nevis nodrošina iespēju{0}}savukārt. Iekārtas ir dārgas, vienas MIM darbības izmantošanas rādītāji reti attaisno īpašu jaudu, un darbības pieredze nepārklājas ar galvenajām aglomerācijas un formēšanas kompetencēm. Bodycote, Quintus un daži citi līgumprocesori apstrādā lielāko daļu komerciālā apjoma.

Cikla ekonomika lielā mērā ir atkarīga no iekraušanas efektivitātes. Ražotajam HIP traukam var būt karstā zona ar 1,5 metru diametru un 3 metrus augstu-ievērojamu tilpumu, kas ir produktīvi jāpiepilda, ņemot vērā 4–8 stundu cikla laiku. Mazas MIM daļas var nostiprināt blīvi; lielākas sastāvdaļas ar sarežģītu ģeometriju ir grūtāk efektīvi iepakot. Līgumcenas to atspoguļo, un izmaksas par vienu{8}}daļām ievērojami samazinās pie lielāka apjoma.

 

Virsmas piesārņojums ir atkārtotas galvassāpes, ja izmantojat vairāku{0}}sakausējumu servisa centrus. Iekārtās, kas apstrādā niķeļa supersakausējumus, instrumentu tēraudus un titānu, izmantojot vienu un to pašu aprīkojumu, neizbēgami paliek pēdas, kas var pāriet uz MIM detaļu virsmām. Hroma un silīcija savienojumi parādās kā zaļa vai brūngana krāsa. Parasti tas ir virspusējs un noņemams, viegli slīpējot vai ķīmiski tīrot, taču ir vērts iepriekš apspriesties ar procesoru par kosmētikas vai bioloģiskās saderības{4}}kritiskajām vajadzībām. Dažas pielāgotas MIM daļu OEM programmas nosaka īpašus HIP ciklus, lai pilnībā izvairītos no savstarpējas-piesārņošanas.

Izmēru izmaiņām HIP laikā ir jāpievērš uzmanība detaļu projektēšanas laikā. Porainības slēgšana izraisa vienmērīgu saraušanos, kas ir proporcionāla blīvuma pieaugumam,{1}}to ir viegli prognozēt un kompensēt. Daudz problemātiskāki ir blīvuma gradienti, kas mantoti no iesmidzināšanas formēšanas. Lielāks blīvējuma blīvums pie vārtiem, salīdzinot ar plānākām sekcijām, kas atrodas tālāk, rada diferenciālu saraušanos HIP laikā, kas var izkropļot sarežģītas ģeometrijas. Pieredzējuši metāla iesmidzināšanas veidņu piegādātāji izstrādes sākumā veic testa ciklus, lai raksturotu un kompensētu šos efektus pirms instrumentu apstrādes.

Kur HIP ir ekonomiska jēga

Pievienotās apstrādes izmaksas nozīmē, ka HIP tiek norādīts tur, kur to attaisno veiktspējas prasības, nevis kā noklusējuma darbība. Aviācijas un kosmosa komponenti-turbīnu lāpstiņas, konstrukcijas kronšteini, lidojuma-kritiskā aparatūra-parasti tiek pakļauti HIP standarta praksei saskaņā ar AS9100 kvalitātes sistēmas prasībām. Medicīniskie implanti ir līdzīgi; III klases ierīču regulēšanas ceļi būtībā paredz pilna-blīvuma materiālu visam, kas redz ciklisku ielādi in vivo.

Automobiļu lietojumi paplašinās, jo elektrifikācija nospiež siltuma pārvaldības prasības. Spēcīgas-strāvas vara kopnes un spēka elektronikas korpusi arvien vairāk nosaka HIP, lai nodrošinātu, ka siltumvadītspēja atbilst projektēšanas mērķiem. Precīzai pārnesumiem elektriskajām piedziņām ir uzlabota noguruma veiktspēja. Vairāki metāla iesmidzināšanas lējuma komponentu piegādātāji, kas piedalījās nesenajās Chinaplas izstādēs, ir izcēluši HIP-apstrādātas detaļas EV lietojumiem kā izaugsmes jomu.

Komerciālajām MIM daļām, kurās dominē izmaksu spiediens un īpašumtiesību prasības paliek -saķepināto iespēju robežās, HIP palielina izdevumus bez samērīga ieguvuma. Tehnoloģija atrod savu lomu tajā prasīgo lietojumu apakškopā, kur pilns blīvums tieši nodrošina produkta veiktspēju-un kur klienti atzīst, ka materiāla integritāte ir augstāka.