Technologie HIP

Technologie HIP neboli izostatické lisování za tepla je pokročilý výrobní proces, který odstraňuje pórovitost, zvyšuje hustotu a zlepšuje mechanické vlastnosti dílů vyráběných aditivní výrobou, litím, práškovou metalurgií a dalšími technikami.

Proces technologie HIP

Tabulka 1: Shrnutí procesu izostatického lisování za tepla

Parametry	Podrobnosti
Princip	Vysoká teplota + vysoký izostatický tlak plynu/kapaliny pro konsolidaci dílu
Kroky procesu	1) Vložte díly do kontejneru HIP <br>2) Uzavřete nádobu ve vakuu <br>3) Zahřátí na teplotu zpracování <br> 4) Působení izostatického tlaku prostřednictvím plynu/kapaliny <br>5) Chladný pod tlakem <br>6) Uvolněte tlak a vybalte díly
Typické podmínky	Tlak: 100 až 300 MPa <br> Teplota: 0.6 až 0,9 x Tání T <br> Doba cyklu: 3 až 10 hodin
Efekt	Snížení pórovitosti, zhuštění, mikrostruktura, zlepšení vlastností

Kombinace vysokého tepla a rovnoměrné síly ze všech směrů zhutňuje vnitřní póry prostřednictvím difuzní vazby, čímž vznikají plně husté, izotropní komponenty.

Technologie HIP Aplikace

Tabulka 2: Aplikace, kde je zásadní následné ošetření HIP

Oblast použití	Specifické použití
Aditivní výroba	3D tisk HIP pro letectví, stomatologii a lékařství z Ti, CoCr, Inconelů atd. pro plnou hustotu
Investiční odlitky	Lopatky turbín HIP, aerodynamické listy pro IGT, turbodmychadla pro automobily, které splňují požadavky na hustotu a pevnost
Prášková metalurgie	HIP spékané ojnice, ozubená kola a ložiska pro maximalizaci konsolidace a únavové pevnosti
Obaly pro elektroniku	HIP keramické nebo kovarské obaly IC k utěsnění víček a zajištění hermetičnosti
Tvrdé kovy	Řezné nástroje a razníky HIP WC-Co pro snížení zbývající pórovitosti a trhlin

HIP nachází široké uplatnění pro postkonsolidaci v aditivním, licím, P/M a keramickém průmyslu.

Výhody technologie HIP

Tabulka 3: Výhody a přidaná hodnota díky HIP

Parametry	Výhody
Zahušťování	Dosažení plné teoretické hustoty; snížení počtu defektů
Mechanická pevnost	Zvýšení pevnosti v tahu o 20 % nebo více
Únavová pevnost	o 40-50 % vyšší únavová pevnost a životnost
Lomová houževnatost	možnost zlepšení houževnatosti o 25-30 %
Odolnost proti netěsnostem a tečení	Hermetické těsnění zvyšuje životnost
Rozměrová přesnost	Variace velikosti v rozmezí 0,1 %; izotropní smršťování
Mikrostruktura	Zpřesnění a homogenita vedou ke konzistenci

HIP rozšiřuje možnosti pro hotové nebo polotovary napříč výkonnostními metrikami. Je důležitým doplňkem pro AM kovů v průmyslu.

Výhody vs. nevýhody

Tabulka 4: Výhody a omezení Technologie HIP

Klady	Nevýhody
Maximalizuje hustotu a odstraňuje porézní vady	Vysoké náklady na vybavení a provoz omezují přijetí
Komplexní, téměř síťová tvarová schopnost	Zásadní kompenzace návrhu; může ovlivnit tolerance při stavbě
Použitelné pro celou řadu materiálů, jako jsou kovy, kompozity, keramika	Potřeba velkých nádob HIP pro průmyslové komponenty
Šetrné k životnímu prostředí díky opětovnému použití plynu, zapouzdření částí	Vyžaduje se speciální manipulace s vysoce tlakovými plynovými systémy

Navzdory výzvám, které s sebou nese vysoká kapitálová náročnost a provozní náklady, má HIP potenciál stát se v budoucnu běžným procesem, u něhož má velký význam konzistentní kvalita materiálu a přesnost v měřítku.

Nejčastější dotazy

Otázka: Pro které kovy pro aditivní výrobu je úprava HIP nejkritičtější?

A: Slitiny titanu a niklu používané v leteckém AM. Eliminace zbytkových napětí a pórů pomocí HIPpingu zlepšuje únavové vlastnosti a kvalitu povrchu těchto tištěných dílů v dlouhodobém horizontu.

Otázka: Lze proces HIP použít na plastové a polymerové díly?

A: Pro běžné termoplasty je to náročné, protože vysoká teplota plasty jednoduše roztaví. U některých termosetů, jako jsou kompozity s uhlíkovými vlákny, může dojít k mírné reakci na HIP. Speciální polymery mohou po pečlivém vyhodnocení fungovat za velmi specifických podmínek HIP.

Otázka: Jaké jsou typické velikosti nádob HIP pro průmyslové aplikace?

A: Nejběžnější jsou komory HIP o průměru 1 až 4 metry, které mohou zpracovávat průmyslové díly používané v odvětvích, jako je letectví, automobilový průmysl a všeobecné strojírenství. Společnosti zabývající se HIP vyvíjejí také velké nádoby pro větší objemovou kapacitu.

Otázka: Má HIP vliv na kvalitu povrchu aditivně vyráběných součástí?

A: HIP může mírně zlepšit drsnost povrchu tím, že kompenzuje účinky deformace a snižuje množství satelitních částic. Po HIP je však často nutné dokončovací obrábění, zejména u kritických součástí používaných v průmyslových odvětvích, jako je letectví a kosmonautika, kde jsou kladeny vysoké nároky na texturu.

znát více procesů 3D tisku