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.
Аналогом метода горячего изостатического прессования были и остаются следующие широко известные технологии.
| Исходный материал | Легированный сплав | Порошковый материал | Пластины, бруски |
| Метод производства | Литье | Спекание | Механическая обработка |
Все методы имеют свои недостатки и преимущества. Рассмотрим основные недостатки и преимущества методов в таблице:
| Литье | ГИП | Механическая обработка | |
| Качество продукции | Низкое | Высокое | Высокое |
| Потери материала | Низкие | Низкие | Высокие |
| Трудозатраты | Низкие | Низкие | Высокие |
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:
- Устранение закрытой пористости в отлитой или спеченной детали
- 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:
| Этап | Плавка и распыление с целью получения порошка | Изготовление металлической формы для процесса ГИП | Горячее изостатическое прессование детали | Удаление формы и финишная обработка | Сертификация продукции |
| Наиболее важные технологические параметры | Хим. состав Содержание кислорода. Содержание примесей. | Состояние сварных швов | Плотность. 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.
