Метод горячего изостатического прессования для получения изделий готовой формы

С помощью данного метода можно получать изделия сложной формы весом от 1 кг до 15 тонн. Метод горячего изостатического прессования основан на порошковой металлургии и сочетает в себе преимущества технологии литья с технологиями ковки.

получение изделий готовой формы

Аналогом метода горячего изостатического прессования были и остаются следующие широко известные технологии.

Исходный материалЛегированный сплавПорошковый материалПластины, бруски
Метод производстваЛитьеСпеканиеМеханическая обработка

Все методы имеют свои недостатки и преимущества. Рассмотрим основные недостатки и преимущества методов в таблице:


ЛитьеГИПМеханическая обработка
Качество продукцииНизкоеВысокоеВысокое
Потери материалаНизкиеНизкиеВысокие
ТрудозатратыНизкиеНизкиеВысокие

Рассмотрим, для каких материалов выгоднее осуществлять горячее изостатическое прессование по сравнению с традиционными методами.

Видно, что ГИП применяется там, где присутствуют значительные затраты материала при обработке и предъявляются высокие требования к конечной форме изделий.

Описание метода

Метод ГИП это один из способов уплотнения металлических или керамических материалов путем приложения высокого изотропного давления при высокой температуре ниже температуры плавления материала. Используется в двух случаях:

  1. Устранение закрытой пористости в отлитой или спеченной детали
  2. Консолидации порошка в закрытом металлическом контейнере

Рассмотрим второй случай, поскольку он является наиболее сложным. Процесс горячего изостатического прессования в случае консолидации порошковых материалов состоит из стадий:

  • Разработка и производство металлической формы
  • Заполнение формы требуемым порошком
  • Вакуумирование формы
  • Помещение в пресс ГИП
  • Повышение температуры и давления
  • Выдержка при нужных технологических параметрах
  • Охлаждение пресса и формы
  • Удаление полученной детали из формы

Ниже, на рисунке приведен пример изготовления детали конечной формы с помощью метода ГИП. Форма отделяется от детали механической обработкой, если деталь имеет простую форму. В случае сложной формы детали, отделение от формы осуществляется с помощью выщелачивания кислотой.

Итак, посмотрим, как выглядит вся производственная цепочка для получения изделий готовой формы методом порошковой металлургии:

Ниже рассмотрены технологические параметры, которые являются наиболее важными для контроля на каждой стадии обработки:

ЭтапПлавка и распыление с целью получения порошкаИзготовление металлической формы для процесса ГИПГорячее изостатическое прессование деталиУдаление формы и финишная обработкаСертификация продукции
Наиболее важные технологические параметрыХим. состав Содержание кислорода. Содержание примесей.Состояние сварных швовПлотность. Пористость. Размер зерен. Однородность.Размеры. Допуски.Прочность на разрыв. Ударная прочность

Применение метода горячего изостатического прессования для получения деталей готовой формы:

  • изготовление вентилей и клапанов из никеля и нержавеющейстали
  • производство лопаток для турбин в аэрокосмическойотрасли
  • в медицине для получения заготовок дляимплантантов

Основные вопросы, которые должны быть приняты во внимание, при рассмотрении метода горячего изостатического прессования на производстве:

  • экономические выгоды при использовании метода порошковой металлургии и горячего изостатического прессования (ГИП) вместо традиционных методов;
  • будет ли повышение качества продукции после применения метода горячего изостатического прессования;
  • есть ли новые возможности для разработки высокотемпературных компонентов при использовании метода ГИП;
  • позволит ли использование метода ГИП снизить расходы на обработку деталей;
  • будут ли сокращены издержки в результате потерь материала при обработке.

Все эти вопросы должны быть тщательно проработаны перед тем, как заменять существующие технологии по производству деталей из металлов и сплавов на технологию горячего изостатического прессования.

T