Tehnologija HIP sega v delo v Battellovem laboratoriju Columbus v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Prvotna uporaba je bila vezava cirkonijeve obloge na uranove gorivne elemente za zgodnje vodne reaktorje pod tlakom-nišna težava, ki je povzročila široko uporabno proizvodno tehniko. Crucible Steel in Kennametal sta tehnologijo prevzela v šestdesetih letih 20. stoletja za aplikacije v prašni metalurgiji, v sedemdesetih in osemdesetih letih pa je postopoma postala standardna praksa za kritične ulitke v vesolju. Fizika se od takrat ni veliko spremenila, čeprav je oprema postala bistveno večja in hitrejša.

Osnove procesa

Koncept je dovolj preprost. Deli sedijo v tlačni posodi, medtem ko plin argon (včasih dušik, vendar večji atomski radij argona deluje bolje) pritiska nekje med 100 in 200 MPa pri povišani temperaturi. Za železove zlitine MIM to običajno pomeni približno 1065 stopinj; kobalt-krom se segreje okoli 1220 stopinj; obdelava titanovih zlitin nižja od blizu 900 stopinj. Časi zadrževanja trajajo od 2 do 4 ure, odvisno od debeline profila in materiala.

Pod temi pogoji se zgodijo tri stvari hkrati. Plastična deformacija zruši praznine, ker meja tečenja pada s temperaturo, medtem ko zunanji tlak ostaja konstanten. Lezenje nadaljuje zgoščevanje, ko se gibanje dislokacije prilagodi spremembi volumna. In atomska difuzija po zrušenih praznih površinah ustvarja dejanske metalurške vezi-ta zadnji mehanizem je tisto, po čemer se HIP razlikuje od preprostega vročega stiskanja in zagotavlja, da se poroznost ne odpre ponovno.

Učinki mehanskih lastnosti

Izboljšave lastnosti HIP se precej razlikujejo glede na to, kaj merite. Natezna trdnost in trdota se skromno povečata-nič, kar bi samo po sebi upravičilo dodane stroške. Resnični dobički se kažejo v lastnostih, občutljivih na notranje napake.

Podatki o udarni žilavosti nerjavnega jekla 17-4PH ponazarjajo bistvo. Z uporabo pred-legirane praškaste surovine so Charpyjeve vrednosti šle s približno 5,4 džula pri-sintranju na 9,5 džula po HIP. Poti glavnih zlitin so pokazale še večje skoke: v nekaterih študijah od 6,8 ​​joulov do več kot 20 joulov. To je razlika med krhkim in duktilnim načinom za mnoge aplikacije. Izboljšave življenjske dobe zaradi utrujenosti sledijo podobnim vzorcem-odprava notranjih koncentratorjev napetosti podaljša cikle do odpovedi za faktorje 5 do 10 pri visokocikličnem testiranju utrujenosti.

Pri materialih za-vsadke so najpomembnejše številke duktilnosti. Kobalt-krom po ASTM F75 potrebuje vrednosti raztezkov okoli 20 %, da ustreza specifikacijam kirurških vsadkov, česar kot-sintrani MIM običajno ne more doseči. Obdelava HIP odpravlja to vrzel. Ti-6Al-4V na F2885 kaže, da se meja tečenja dejansko poveča s približno 870 MPa na 960 MPa po HIP, medtem ko ohranja raztezek, ki je protisloven, dokler se ne spomnite, da poroznost negativno vpliva na obe lastnosti.

Ena praktična prednost, ki ni prikazana v tabelah lastnosti materiala: konsistentnost med serijami-se-serijami se znatno izboljša. Gradienti temperature v peči za sintranje ustvarjajo razlike v gostoti po obremenitvi-deli v bližini grelnih elementov se zgostijo drugače kot deli v sredini. Po HIP se vse konvergira proti teoretični gostoti ne glede na izhodišče. Za proizvajalce brizganih kovin, ki vodijo statistični nadzor procesa, je ta poostrena porazdelitev pogosto pomembna tako kot absolutni dobiček lastnine.

Realnost produkcije

Večina ponudnikov storitev brizganja kovin oddaja HIP specialnim obdelovalcem, namesto da bi zmogljivost prinesli -doma. Oprema je draga, stopnje izkoriščenosti za posamezno operacijo MIM redko upravičijo namensko zmogljivost, operativno strokovno znanje pa se ne prekriva veliko z osnovnimi kompetencami sintranja in oblikovanja. Bodycote, Quintus in peščica drugih pogodbenih predelovalcev upravljajo večino komercialnega obsega.

Ekonomika cikla je močno odvisna od učinkovitosti nakladanja. Proizvodna posoda HIP ima lahko vročo cono s premerom 1,5 metra in visoko 3 metre-znatno prostornino, ki jo je treba produktivno napolniti glede na čas cikla od 4 do 8 ur. Majhne dele MIM je mogoče pritrditi na gosto; večje komponente s kompleksno geometrijo je težje učinkovito zapakirati. To odraža pogodbena cena, pri čemer se stroški na-del znatno znižajo pri večjih količinah.

 

Površinska kontaminacija je ponavljajoč se glavobol pri uporabi servisnih centrov za več{0}}zlitine. Objekti, ki obdelujejo nikljeve superzlitine, orodna jekla in titan z isto opremo, neizogibno puščajo sledi usedlin, ki se lahko prenesejo na površine delov MIM. Kromove in silicijeve spojine se kažejo kot zelene ali rjavkaste barve. Običajno je površen in ga je mogoče odstraniti z rahlim brušenjem ali kemičnim čiščenjem, vendar se je vredno vnaprej pogovoriti s procesorjem za kozmetične ali biokompatibilne-kritične aplikacije. Nekateri programi OEM za dele MIM po meri določajo namenske cikle HIP, da se popolnoma izognejo navzkrižni-kontaminaciji.

Spremembe dimenzij med HIP zahtevajo pozornost med načrtovanjem delov. Zaprtje poroznosti povzroči enakomerno krčenje, ki je sorazmerno s povečanjem gostote-ki ga je enostavno predvideti in kompenzirati. Bolj problematični so gradienti gostote, podedovani iz brizganja. Večja gostota embalaže v bližini vrat v primerjavi s tanjšimi odseki dlje povzroča diferencialno krčenje med HIP, ki lahko popači zapletene geometrije. Izkušeni dobavitelji za brizganje kovin izvajajo preskusne cikle zgodaj v razvoju, da opredelijo in kompenzirajo te učinke, preden se lotijo ​​orodja.

Kjer je HIP ekonomsko smiseln

Dodatni stroški obdelave pomenijo, da se HIP določi tam, kjer zahteve glede zmogljivosti to upravičujejo, in ne kot privzeti korak. Letalske in vesoljske komponente-turbinske lopatice, strukturni nosilci,-kritična strojna oprema-redno gredo skozi HIP kot standardno prakso v skladu z zahtevami sistema kakovosti AS9100. Medicinski vsadki so podobni; regulativne poti za naprave razreda III v bistvu predpisujejo material polne{6}}gostote za vse, kar opazi ciklično obremenitev in vivo.

Avtomobilske aplikacije se širijo, saj elektrifikacija postavlja zahteve po upravljanju toplote. Visoko{1}}bakrene zbiralke in ohišja močnostne elektronike vse pogosteje določajo HIP, da zagotovijo, da toplotna prevodnost izpolnjuje projektne cilje. Natančno prestavljanje za električne pogone ima koristi od izboljšane odpornosti proti utrujenosti. Več dobaviteljev komponent za brizganje kovin, ki so razstavljali na nedavnih razstavah Chinaplas, je poudarilo HIP-obdelane dele za aplikacije EV kot področje rasti.

Za komercialne dele MIM, kjer prevladuje pritisk na stroške in zahteve glede lastnine ostajajo v okviru-sintranih zmogljivosti, HIP doda stroške brez sorazmerne koristi. Tehnologija najde svojo vlogo v tisti podmnožici zahtevnih aplikacij, kjer polna gostota neposredno omogoča zmogljivost izdelka-in kjer stranke priznavajo, da je celovitost materiala pomembna.