Kuumisostaatpressimise (HIP) protsessi probleemid ja sellega seotud teave
Kuumastaatilise pressimise protsessiga seotud probleemid
Kuum isostaatiline pressimine toob kaasa palju kasulikke täiustusi materjali omadustes, kuid inimesed on väljendanud muret selle protsessi võimalike negatiivsete mõjude pärast, sealhulgas osade deformatsioon, võimalik pinna saastumine ja deformatsioonierinevused erinevate osapartiide vahel. Ettevõtetele, kes otsivad usaldusväärset metallist survevaluosade tarnijat või MIM-i kuumisostaatpressimise teenuse pakkujat, on nende muutujate mõistmine püsivate suure jõudlusega komponentide saavutamiseks ülioluline.
Nagu varem mainitud, võib kuumisostaatiline pressimine viia metallist survevaludetailide tiheduse 100% lähedale. Kuid survevaluprotsessis võivad protsessi eelmised etapid põhjustada osades tiheduse gradiente. Näiteks võivad värava asukohas olevad lisandid põhjustada erineva tiheduse osa erinevates kohtades. Pulbriosakeste sisaldus on suurem värava lähedal, samas kui väravast kaugemal asuvates piirkondades on pulbriosakeste sisaldus madalam tänu madalamale vormimisrõhule. Kui sellised tihedusgradiendid esinevad paagutamisprotsessi ajal, kahaneb värava lähedal asuv ala rohkem kui väravast kaugemal asuv ala ja see kokkutõmbumise erinevus suureneb kuumisostaatilise pressimise käigus veelgi, kusjuures madala{5}}tihedusega alad kahanevad rohkem kui suure{6}}tihedusega alad, mis viib osalise deformatsiooni ja kokkutõmbumiseni. Professionaalne kuumisostaatilise pressimisvõimalusega metalli survevalu tehas suudab tõhusalt kontrollida värava konstruktsiooni ja täitmise parameetreid, et minimeerida selliseid allikast tulenevaid riske.
Kuuma isostaatilise pressahju sees oleva jahutusgradiendi tõttu võivad osad samuti deformeeruda. Kui detaili seinapaksus on ebaühtlane, jahtub õhem osa kiiremini kui paksem osa, mis võib põhjustada deformatsiooni. Seda nähtust võib täheldada ka kuumtöötlemisel.
Metallist survevaludetailid reageerivad väga hästi kuumisostaatilisele pressimisprotsessile, kuna osade pinna poorsus on väga madal ja osade sees tekkivad poorid on tavaliselt väga väikesed. Erinevalt survevalust ei ole MIM-i toodetud osadel pärast kuumisostaatilist pressimist peaaegu mingeid mõlke, kuigi mõnikord võib pooride läheduses täheldada kerget deformatsiooni. Kui detailides ilmnevad defektid pärast kuumisostaatilist pressimist, ei ole defekte põhjustavad poorid tavaliselt mitte süstitud osades esinevatest väikestest aukudest, vaid on tõenäolisemalt põhjustatud halbadest kuumisostaatpressimise tingimustest. Seetõttu tuleks vormimistingimusi kontrollida ja osad enne kuumisostaatilist pressimist lõigata osadeks, et teha kindlaks, kas vormimistingimustest on põhjustatud defekte. Kogenud metalli survevalu ja HIP-i integreeritud lahenduste pakkuja valimine võib märkimisväärselt vähendada protsessijärgset-defektide arvu.
Teine praktiline probleem on see, et kuumisostaatilise pressimise käigus võib detaili pind saastuda. Kuna tarnijad töötlevad kuumisostaatpressimisseadmetes mitmesuguseid sulameid, võib töötlemise käigus tekkida pinnasaaste. Autor täheldas pärast kuumisostaatilist pressimist detailide pinnal titaani ja hafniumi saastumist ning analüüs näitas, et seda on raske täielikult vältida. Osade katmine tööriistaterase kihiga või spetsiaalse meditsiinilise -metalli survevalu HIP-teenuse pakkuja usaldamine võib sellist saastumist ära hoida või minimeerida, et täita kosmose- ja meditsiiniseadmete sertifitseerimisnõudeid.
Mõned inimesed väidavad, et osade soojendamine atmosfäärirõhu või vaakumi all võib tekitada poorid lahti. Kuigi selliseid kirjeldusi aeg-ajalt kirjanduses ilmub, pole autor seda nähtust täheldanud.
Kuumastaatilise pressimise protsessi parameetrite näited
Tüüpilised kuumisostaatilise pressimise protsessi tingimused on piiratud. Enamikul tarnijatel on standardsed protsessivood, mille muutujateks on temperatuur, rõhk ja aeg. Protsessi voolu teostamisel seatakse spetsiaalselt sama rõhk koos erinevate kellaaegade ja temperatuuridega. Tabelis 9.3 on loetletud standardsed kuumisostaatpressimise protsessi parameetrid, mida saab kasutada metallist survevaludetailide jaoks. Juhtiv metalli täppissurvevalu võtmed kätte tarnija pakub klientidele tavaliselt materjalispetsiifilisi optimeeritud HIP-parameetrite pakette, et tagada partii stabiilsus.
Tabel 9.3 Lihtmetalli survevalu{1}}osade staatilise kuumisostaatpressimise (HIP) protsessiparameetrid
| Materjal | Küttetemperatuur / kraad | Rõhk / MPa | Hoideaeg / h |
|---|---|---|---|
| Alumiiniumsulam (nt A335, A357, A201) | 510 | 100 | 2 |
| Pehme magnetiline rauasulam | 900 | 100 | 2 |
| Tavaline süsinikteras ja vähelegeeritud teras | 1 065 | 100 | 4 |
| I seeria martensiitsadete{0}}karastuv roostevaba teras (1N – 718 Rene77) | 1 185 | 100 | 4 |
| Koobalt{0}}põhisulam (F75) | 1 220 | 100 | 4 |
| II seeria martensiitsed sademe{0}}kõvastuv sulam (Mar – M247 Rene 125) | 1 185 | 175 | 4 |
Kokkuvõte
Kuna metallist survevaludetailid ei sisalda avatud poore, saab nende töötlemiseks kasutada kuumisostaatilist pressimistehnoloogiat. Kuum-isostaatilise pressimisega töödeldud metallist survevaludetailide jõudlus paraneb, tihedus on 100% lähedal, terad kasvavad märkimisväärselt, metallist survevaluvormide erinevate partiide mõõtmete järjepidevus paraneb ning osade poleeritavus ja keevitatavus. Ettevõtetele, kes otsivad suure jõudlusega-väikseid keerulisi metallosi, on koostöö professionaalse täieliku-protsessiga metalli survevalu ja kuumisostaatpressimise tootjaga muutunud eelistatud lahenduseks parima jõudluse ja kulude tasakaalu saavutamiseks.