1. O que é prensagem isostática a quente?

HIP é a abreviatura de Hot Isostatic Pressing, que é uma compress?o isotrópica e tecnologia de compacta??o de material objetivo pelo uso de gás de alta temperatura e press?o como meio de transmiss?o de press?o e calor (centenas a 2000 ℃ e uma press?o isostática de dezenas a 200 MPa). ）. O arg?nio é o meio de press?o mais comumente usado.

Foi inventado nos EUA na década de 1950 e tem sido usado para conforma??o, sinteriza??o, uni?o e remo??o de defeitos de vários materiais, como metal, metal duro e ceramica.

A Fig.1 mostra a aparência e a Fig.2 mostra a configura??o do equipamento HIP.

2. Diferen?a entre quadril e prensagem a quente

A prensagem a quente é muito semelhante ao quadril. Fresamento, forjamento e extrus?o também s?o aplicáveis a alta temperatura e alta press?o, mas ao contrário da prensagem isostática a quente, n?o s?o aplicáveis à prensagem isostática.

A diferen?a mais óbvia entre o quadril e a prensagem a quente é que o quadril usa press?o de gás para aplicar press?o isostática aos materiais, enquanto a prensagem a quente aplica apenas press?o uniaxial.

Comparado com a prensagem a quente, o quadril pode fornecer uma forma de material que n?o é muito diferente da forma inicial após a prensagem. Mesmo depois de mudar a forma, o material pode manter sua forma original e é relativamente menos restringido pelo processamento do produto. Ao fazer pleno uso dessas características, o quadril tem sido aplicado em vários campos.

Para explicar claramente a diferen?a entre prensagem isostática a quente e prensagem a quente, assumimos que a prensagem isostática a quente ou prensagem a quente é aplicada ao material a (metal com furos no interior) e material B (metal com extremidades irregulares), respectivamente.

Conforme mostrado na Fig. 3, se a tecnologia de quadril for usada, o material a encolherá e manterá sua forma inicial até que os poros internos desapare?am e sejam combinados devido ao efeito de difus?o. E o material B n?o mudará sua forma porque uma press?o uniforme é aplicada à borda irregular.

Conforme mostrado na Fig. 4, no caso de prensagem a quente, o material a apresentará o mesmo fen?meno que o quadril. O material B n?o pode manter sua forma irregular inicial porque a press?o é aplicada apenas na por??o convexa. O material a e o material B ter?o formas finais diferentes após a prensagem a quente, dependendo das formas das matrizes e pun??es utilizadas. A aplica??o da tecnologia de prensagem a quente para a fabrica??o de produtos em larga escala e pe?as moldadas se deve à n?o uniformidade causada pelo atrito com o molde e pela limita??o de temperatura e tamanho no processo de deforma??o.

3.Modo de aplica??o Hip

Os materiais precisam ser tratados de acordo com a situa??o. Os métodos mais comuns incluem “método da cápsula” e “método sem cápsula”.

Conforme mostrado na figura à direita, o “método da cápsula” é selar o pó ou o corpo principal moldado a partir do pó em uma cápsula hermética e esvaziar a cápsula antes do quadril.

Este “método de cápsula” pode fornecer alta densidade mesmo para materiais que s?o difíceis de serem sinterizados pela tecnologia de sinteriza??o comum. Portanto, é mais comumente usado no processo de sinteriza??o sob press?o de materiais em pó. Também é usado para liga??o por difus?o ou carboniza??o por impregna??o de alta press?o de diferentes tipos de materiais.

A tabela a seguir resume os principais materiais do método sem cápsulas e temperatura/press?o do tratamento do quadril.

Se os poros do material estiverem isolados, fechados e n?o conectados à superfície do material, esses poros podem ser espremidos e eliminados pelo tratamento do quadril. Por outro lado, mesmo após o tratamento do quadril, a abertura conectada à superfície do material n?o é espremida. Portanto, o tratamento do quadril de materiais com orifícios fechados pode fornecer alta densidade de todo o material.

Este material dispensa cápsulas para o quadril, o que é chamado de “método sem cápsulas”. Isso é usado para remover poros residuais em pe?as sinterizadas, remover defeitos internos de pe?as fundidas e reparar pe?as danificadas por fadiga ou fluência.

4. Aplica??es concretas HIP

Hip é amplamente utilizado nos seguintes campos:

(1) sinteriza??o sob press?o de pó

(2) liga??o por difus?o de diferentes tipos de materiais

(3) remover os poros residuais nas pe?as sinterizadas

(4) remo??o de defeitos internos de pe?as fundidas

(5) reparo de pe?as danificadas por fadiga ou fluência

(6) método de carboniza??o por imers?o em alta press?o

Tomemos a produ??o de metal duro como um exemplo específico de aplica??o da tecnologia de quadril.

O metal duro é inferior ao a?o e outros metais em tenacidade e é muito vulnerável a defeitos como partículas grossas e poros. Para aproveitar ao máximo as características naturais desses materiais, é necessário remover esses defeitos internos, e o quadril é o meio mais eficaz para eliminar esses defeitos.

Uma vez que a fase líquida de um metal como o cobalto é usada como fase ligante ao sinterizar o carboneto cimentado, o corpo sinterizado comum pode ser compactado a uma densidade próxima da densidade teórica. No entanto, ainda existem poros finos no corpo sinterizado, que desempenham um papel fatal no metal duro e quebram sob a press?o que pode ser suportada em condi??es normais. O objetivo da prensagem isostática a quente é eliminar completamente alguns poros do corpo sinterizado.

A Tabela 1 mostra as altera??es das propriedades mecanicas sob prensagem isostática a quente, e a Fig. 3 mostra o diagrama de Weibull da resistência à flex?o antes e depois da prensagem isostática a quente.

Tabela 1 Efeito do tratamento HIP nas propriedades mecanicas do metal duro

Como mostrado acima, a densidade e a dureza do metal duro n?o s?o alteradas pelo tratamento HIP. No entanto, pela remo??o de poros finos, a resistência à flex?o é amplamente melhorada e a dispers?o na resistência torna-se muito pequena para aumentar a confiabilidade.