Горячее изостатическое прессование (ГИП)– это метод компактирования металлического порошка в условиях всестороннего сжатия. В качестве рабочей среды применяется инертный газ, чаще всего аргон.
Содержание:
- Особенности горячего изостатического прессования
- Оборудование для ГИП
- Как проходит ГИП
- Ремонт и техобслуживание прессов
- Производители прессов для горячего изостатического прессования
Процесс выполняется в специальном оборудовании – газостате. В них допускаются различные диапазоны температур (300-3000 градусов Цельсия) и давления (200-5000 бар).
Особенности горячего изостатического прессования
Особенности горячего изостатического прессования
Процесс горячего изостатического прессования имеет следующие особенности:
- Порошок засыпается в металлическую или керамическую капсулу. Далее ее герметично заваривают. Важно добиться максимальной герметичности. Если капсула будет пропускать, и в нее проникнет газ, это может быть взрывоопасным. В конце прессования давление в рабочей камере снижается быстрее, чем в капсуле. И из-за разницы давления может случиться взрыв. В результате оборудование может быть повреждено.
- Горячее прессование выполняется при высокой температуре. Ее значения должны быть достаточными для того, чтобы случилась пластическая деформация порошка и произошло его спекание. Для разных материалов температура прессования, давление и длительность обработки может отличаться. Необходимые значения подбирают таким образом, чтобы в результате обработки изделие получало полную плотность.
- В качестве рабочей среды может использоваться любой инертный газ. Но чаще всего применяют аргон.
- ГИП требует сосудов высокого давления. Они должны быть выполнены из прочного материала, а для еще большей прочности – быть обмотаны стальной проволокой. Внутри рабочей камеры достигаются сверхвысокие значения давления и температуры. И цилиндр должен выдерживать такие условия, не деформироваться.
При горячем изостатическом прессовании достигается конечная или почти конечная форма деталей. Давление равномерно распределяется по всей массе порошка, во всех направлениях. Благодаря этому достигается изотропность свойств по всей структуре конечного материала.
Оборудование для ГИП
Оборудование для ГИП
Для горячего изостатического прессования порошков применяются изостатические прессы (изостаты). Это сосуды, изготовленные в форме цилиндра и оснащенные системами подачи и нагрева газа.
Конструкция оборудования включает:
- Контейнер со стальной обмоткой и крышками на торцах, скользящими в осевом направлении. Контейнер состоит из металлической втулки с тонкими стенками, оснащенной водным охлаждением. Вокруг нее сосредоточена проволочная обмотка.
- Крышки прижимаются к внешней раме, которая в свою очередь также обмотана стальной проволокой. В состав рамы входит по две обоймы и колонки.
- Трубопровод для подвода и отвода газа расположен в крышках. Здесь же находятся электрические и термопарные вводы.
Горячий изостатический пресс также включает вспомогательные системы. Стандартно прессы оснащены печью высокого давления, системой подачи инертного газа, электрической системой питания, сигнализацией, контроллером, замкнутой системой управления, газовой системой. Также оборудование может быть изготовлено по индивидуальным требованиям заказчика и включать дополнительные системы.
Как проходит ГИП
Как проходит ГИП
Рабочий цикл процесс включает несколько этапов:
- Порошок засыпается в капсулу, которая герметично заваривается сваркой. Затем она помещается внутрь сосуда.
- Вакуумным насосом откачивается воздух до создания чистого вакуума.
- Через трубопровод впускается аргон, и полностью заполняется им рабочая камера. Давление повышается до необходимых значений при помощи компрессора.
- Включается печь, и рабочая камера прогревается. Существуют прессы с молибденовыми и графитовыми печами. Первые прогреваются до температуры максимум 1400 градусов Цельсия, вторые – до 1750-2000 градусов.
- Фиксируются нужные показатели давления и температуры. Изделие выдерживается в таких условиях в течение нужного времени. Внутри капсулы происходят тепловые процессы, за счет которых исчезают межфракционные полости, начинается пластическая деформация, порошок спекается. В результате образуется деталь с высокой плотностью и прочностью.
- Давление внутри постепенно уменьшается. Когда оно достигает первоначальных значений, капсулу вынимают из рабочей камеры. Чтобы отделить капсулу от готовой детали, применяются механические или химические методы.
Горячее изостатическое прессование является сложным технологическим процессом. За год в одном прессе можно изготовить не более 10 000 деталей.
Ремонт и техобслуживание прессов
Ремонт и техобслуживание прессов
Изостатические прессы состоят из многочисленных узлов. Со временем эти узлы могут изнашиваться. Чтобы продлить срок их службы, периодически требуется проводить техническое обслуживание:
- Цилиндрический сосуд необходимо протирать после каждого технологического цикла.
- Регулярно производить внешний осмотр оборудования. В случае обнаружения дефектов обратиться в сервисный центр.
- Каретки, траверсы и другие трущиеся элементы периодически осматривать на предмет истирания.
- Раз в месяц очищать двигающиеся детали от пыли и грязи.
- Проверять уровень масла в гидравлической системе, в редукторе. В случае необходимости доливать. Периодически смазывать маслом направляющие.
- Раз в полгода-год проверять все крепежные элементы. Если они расшатаны, затянуть их.
- Проверять герметичность сосуда. Для обнаружения течей могут быть использованы течеискатели. Если герметичность нарушена, ее нужно восстановить.
Техобслуживание проводится специалистом. Он должен периодически осматривать оборудование, давать рекомендации по его эксплуатации.
Услуги ремонта и замены деталей может предоставлять компания, в которой было куплено оборудование. Также есть фирмы, которые предлагают проведение диагностики, техобслуживания, ремонта пресса с учетом технических требований заводов-изготовителей.
Производители прессов для горячего изостатического прессования
Производители прессов для горячего изостатического прессования
Ведущими производителями горячих изостатических прессов для ГИП являются:
- American Isostatic Presses. Компания изготавливает прессы для холодного/горячего прессования, для лабораторного/промышленного использования.
- Avure. Поставляет изостатические прессы по всему миру. За пятидесятилетний стаж работы компания выпустила более 1700 единиц качественного оборудования. Также изготавливает запчасти, благодаря чему прессы являются ремонтоспособными.
- СтанкоПресс. Выпускает прессы серии П9-Гид, рассчитанные для работы с различной рабочей средой – газом, маслом и жидкостью.
Технология горячего изостатического прессования применяется в разных промышленных отраслях. Ее используют для изготовления синтетических алмазов, элементов ядерного топлива, при производстве сталей, фасонных изделий из никелевых и кобальтовых сплавов.
Широкое применение ГИП обусловлено рядом преимуществ. Такая технология позволяет сохранить мелкозернистую структуру изделия, исключить неоднородность, усадку и внутренние трещины материала.