Во время изостатического прессования на порошкообразную массу оказывается всестороннее равномерное воздействие сжатым инертным газом. В отличие от других методов порошковой металлургии этот примечателен тем, что порошок заключается в капсулу, и давление воздействует равномерно на всю его массу.
Содержание:
- Что такое изостатическое прессование
- Изостатические прессы – устройство
- Изостатические прессы – принцип работы
- Изостатические прессы – производители
- Изостатическое прессование в прессах – преимущества
- Прессы изостатического прессования – использование
Изостатическое прессование может быть холодным и горячим и отличается средой, которой воздействуют на порошкообразную массу. В первом случае в качестве среды выступает вода, во втором – газ. Изостатическое прессование выполняется в специальном оборудовании – изостатическом прессе.
Что такое изостатическое прессование
Изостатическое прессование представляет собой процесс, при котором происходит изостатическое (всестороннее, равномерное) сжатие исходного материала. В результате прессования образуются плотные и прочные детали, которые могут подвергаться последующей обработке.
Что такое изостатическое прессование
Изостатическое прессование становится возможным благодаря исчезновению межфракционных пустот. В результате меняется первоначальный объем, происходит компактирование порошка.
Изостатическое прессование выполняется в специальных изостатических прессах. Это оборудование, позволяющее добиться равномерного всестороннего распределения давления через газообразную или жидкую среду, воздействующую непосредственно на материал или через слой капсулы.
Изостатические прессы – устройство
Прессы изостатического прессования отличаются по конструкции в зависимости от того, в какой среде будет происходить процесс. Для горячего изостатического прессования (ГПИ), которое выполняется в газообразной среде, оборудование должно быть выполнено из качественных жаропрочных материалов. Внутри такого пресса температура и давление должны повышаться до сверхвысоких значений.
Изостатические прессы – устройство
Изостатические прессы для горячего прессования имеют следующую конструкцию:
- Рабочая камера. Толстостенная, выполнена из качественной стали, дополнительно упрочняется намоткой. За счет этого внутри камеры может создаваться высокое давление без повреждения оборудования. Внутри рабочей камеры имеется печь и теплоизоляционная система. Для прессов ГПИ используется два типа печей – многоцелевая графитовая и молибденовая. В первой температура может достигать 1750-2000 градусов Цельсия. Молибденовые печи могут разогреваться до 1400 градусов Цельсия.
- Ярмо. Сверху покрыто намоткой, необходимой для жесткого положения нижней и верхней пробок.
- Трубопровод. Через него проходит инертный газ, который попадает в рабочую камеру оборудования по нижней пробке.
- Капсулы. Могут иметь простую или сложную форму, используются для формования деталей изделия. Могут быть металлическими или керамическими. Первые выполнены из тоненького слоя металла, который впоследствии легко удаляется механическим или химическим путем. Керамические капсулы изготавливаются из керамики по выплавляемым моделям.
Высокое давление обеспечивается газовой системой, которая состоит из хранилища для сжатого газа, компрессора и устройства, препятствующего повышению давления выше нормы. Такая система является полностью изолированной и не загрязняет инертный газ во время работы. Также оборудование оснащается вакуумной системой откачки воздуха и создания вакуума.
Для охлаждения оборудования применяется замкнутая система охлаждения, в которой используется специальная вода.
Управление может быть ручным, полуавтоматическим или автоматическим в зависимости от сложности технологического процесса. Автоматическое управление подразумевает поддержание значений температуры и давления, установленных оператором.
Прессы холодного прессования имеют похожую конструкцию. Включают вспомогательные системы питания и автоматики, гидравлическую систему и насосы давления, систему управления.
Изостатические прессы – принцип работы
Принцип работы оборудования заключается в равномерном компактировании порошкообразных материалом за счет воздействия рабочей среды под высоким давлением.
Изостатические прессы – принцип работы
Технология горячего прессования включает несколько этапов:
- Порошкообразная заготовка пересыпается в металлическую или керамическую капсулу, которая помещается в пресс. Крышка рабочей камеры герметично закрывается.
- Из камеры откачивается воздух насосно-вакуумной системой. Процедура может быть повторена несколько раз для обеспечения высокой чистоты вакуума.
- Включается нагревательный элемент, и температура внутри печи повышается до необходимых значений. Происходит горячее прессование заготовки.
- Давление внутри камеры снижается, выполняется возврат инертного газа.
- Крышка вакуумного пресса открывается, заготовка вынимается.
Во время прессования металлическая капсула деформируется, порошок уплотняется, образуется однотропная деталь. По окончании прессования металлический слой убирается при помощи химической или механической обработки.
Цикл холодного прессования включает несколько последовательных этапов:
- Изделие помещается в камеру пресса. Сосуд закрывается, заполняется рабочей средой, откачивается воздух.
- Давление внутри повышается до 4 МПа. Затем постепенно его увеличивают до расчетных значений при помощи нагнетателей давления.
- Высокое давление декомпрессируется нерегулируемыми штуцерами.
- Рабочая среда откачивается под давлением 1,5-0 МПа.
- Достигается нулевое давление, система возвращается в исходное положение.
Готовое изделие вынимается из камеры пресса и направляется на последующую обработку.
Изостатические прессы – производители
Изостатические прессы – производители
Изостатические прессы выпускаются такими фирмами:
- American Isostatic Presse. Мировой поставщик оборудования для холодного и горячего прессования. Выпускает различные модели, которые могут применяться в лабораторных условиях или в промышленности.
- AVURE. Производит прессы серии Quintus. Оборудование эксплуатируется по всему миру уже больше 25 лет.
- Промэнерголаб. Кроме изостатических прессов производит также химические реакторы, системы для подачи реагентов и прочее оборудование.
- ЗАО ПК «СтанкоПресс». Выпускает прессы для холодного и горячего прессования серии П9-Гид. В качестве рабочей среды может применяться вода, масло или газ.
Производством изостатических прессов занимаются и другие компании. Например, ЦЭЛТ, SXKYYC и прочие.
Изостатическое прессование в прессах – преимущества
Изостатическое прессование в прессах имеет ряд преимуществ в сравнении с другими методами прессования. Порошок отграничивается от рабочей среды тонкой гибкой мембраной, благодаря чему происходит равномерное прессование всего порошка, и плотность конечного продукта также распределяется равномерно.
Изостатическое прессование в прессах – преимущества
Преимущества изостатического прессования следующие:
- Во время обработки достигается высокая однородность материала, что невозможно при других методах прессования.
- Структура конечного продукта мелкозернистая, характеризуется равномерной плотностью, высокой прочностью.
- Микротрещинки внутренней структуры снижают прочность изделия, из-за чего не возможна его дальнейшая обработка. Но при таком прессовании не происходит усадка материала, почти полностью исключается появление трещин при остывании. Его подвергают последующей обработке.
- Наблюдается стопроцентное уплотнение, исходный объем изделия сохраняется.
- Изостатическое прессование позволяет изготовить изделие различной формы, любой сложности.
Обеспечивается минимальная пористость изделий, благодаря чему повышается качество обработанной поверхности, увеличивается износостойкость, снижается трение при эксплуатации деталей.
Прессы изостатического прессования – использование
Прессы изостатического прессования – использование
Благодаря ряду преимуществ, изостатические прессы применяются в разных сферах промышленности. Используются для обработки отливок, прессования порошковых материалов, диффузной сварки элементов, модифицирования поверхности газовыми средами. Изостатические прессы применяются при формовании композиционных материалов, для производства инструментов, протезов и прочего.