Technologia HIP

Technologia HIP Tłoczenie izostatyczne na gorąco to zaawansowany proces produkcyjny mający na celu wyeliminowanie porowatości, zwiększenie gęstości i poprawę właściwości mechanicznych części wytwarzanych za pomocą produkcji addytywnej, odlewania, metalurgii proszków i innych technik.

Technologia HIP Proces

Tabela 1: Podsumowanie procesu prasowania izostatycznego na gorąco

Parametry	Szczegóły
Zasada	Wysoka temperatura + wysokie ciśnienie izostatyczne gazu/cieczy w celu konsolidacji części
Etapy procesu	1) Załaduj części do pojemnika HIP <br>2) Zamknąć pojemnik pod próżnią <br>3) Podgrzanie do temperatury obróbki <br> 4) Przyłożenie ciśnienia izostatycznego przez gaz/płyn <br>5) Chłód pod presją <br>6) Zwolnić ciśnienie i rozpakować części
Typowe warunki	Ciśnienie: od 100 do 300 MPa <br> Temperatura: 0,6 do 0,9 x temperatura topnienia T <br> Czas cyklu: 3 do 10 godzin
Efekt	Redukcja porowatości, zagęszczanie, mikrostruktura, poprawa właściwości

Połączenie wysokiej temperatury i równomiernej siły ze wszystkich kierunków zagęszcza wewnętrzne pory poprzez wiązanie dyfuzyjne, aby uzyskać w pełni gęste, izotropowe komponenty.

Technologia HIP Zastosowania

Tabela 2: Zastosowania, w których obróbka końcowa HIP ma kluczowe znaczenie

Obszar zastosowań	Szczególne zastosowania
Wytwarzanie przyrostowe	Części lotnicze, dentystyczne i medyczne drukowane w technologii HIP 3D z Ti, CoCr, Inconels itp. dla pełnej gęstości
Odlewy inwestycyjne	Łopatki turbin HIP, profile dla IGT, turbosprężarki samochodowe spełniające specyfikacje gęstości i wytrzymałości
Metalurgia proszków	Korbowody, koła zębate i łożyska spiekane metodą HIP w celu maksymalizacji konsolidacji i wytrzymałości zmęczeniowej.
Opakowania dla elektroniki	Ceramiczne lub kowarowe pakiety układów scalonych HIP do uszczelniania pokryw i zapewniania hermetyczności
Twarde metale	Narzędzia tnące i stemple HIP WC-Co redukujące pozostałą porowatość i pęknięcia

HIP znajduje szerokie zastosowanie w postkonsolidacji w przemyśle dodatków uszlachetniających, odlewniczym, P/M i ceramicznym.

Korzyści z technologii HIP

Tabela 3: Zalety i wartość dodana dzięki HIP

Parametry	Korzyści
Zagęszczanie	Osiągnięcie pełnej gęstości teoretycznej; redukcja defektów
Wytrzymałość mechaniczna	Zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie o 20% lub więcej
Wytrzymałość zmęczeniowa	40-50% wyższa wytrzymałość zmęczeniowa i żywotność
Wytrzymałość na złamania	25-30% możliwa poprawa ciągliwości
Odporność na wycieki i pełzanie	Hermetyczne uszczelnienie zwiększa żywotność
Precyzja wymiarów	Zmienność rozmiaru w granicach 0,1%; skurcz izotropowy
Mikrostruktura	Dopracowanie i jednorodność prowadzą do spójności

HIP rozszerza możliwości dla gotowych lub półproduktowych komponentów w zakresie wskaźników wydajności. Jest to istotne uzupełnienie dla AM metalu w przemyśle.

Plusy i minusy

Tabela 4: Zalety i ograniczenia Technologia HIP

Plusy	Wady
Maksymalizuje gęstość i eliminuje wady porowatości	Wysokie koszty sprzętu i eksploatacji ograniczają zastosowanie
Złożony kształt zbliżony do siatki	Istotna kompensacja projektu; może wpływać na tolerancje powykonawcze
Ma zastosowanie do szeregu materiałów, takich jak metale, kompozyty, ceramika	Duże zbiorniki HIP potrzebne do komponentów przemysłowych
Przyjazny dla środowiska dzięki ponownemu wykorzystaniu gazu, hermetyzacji części	Wymagana specjalna obsługa systemów gazowych pod wysokim ciśnieniem

Pomimo wyzwań związanych z wysokimi kosztami kapitałowymi i bieżącymi, HIP ma potencjał, aby stać się procesem głównego nurtu, w którym stała jakość materiału i precyzja na dużą skalę mają ogromne znaczenie.

Najczęściej zadawane pytania

P: W przypadku których metali wytwarzanych metodą przyrostową obróbka HIP ma największe znaczenie?

A: Stopy tytanu i niklu stosowane w AM w przemyśle lotniczym. Eliminacja naprężeń szczątkowych i porów poprzez HIPping poprawia wydajność zmęczeniową i jakość powierzchni oczekiwaną od tych drukowanych części w dłuższej perspektywie.

P: Czy proces HIP może być stosowany na częściach plastikowych i polimerowych?

A: Jest to trudne w przypadku zwykłych tworzyw termoplastycznych, ponieważ wysoka temperatura po prostu je stopi. Niektóre tworzywa termoutwardzalne, takie jak kompozyty z włókna węglowego, mogą doświadczać umiarkowanych reakcji HIP. Specjalistyczne polimery mogą pracować w bardzo specyficznych warunkach HIP po dokładnej ocenie.

P: Jakie są typowe rozmiary zbiorników HIP do zastosowań przemysłowych?

A: Najpopularniejsze są komory HIP o średnicach od 1 do 4 metrów, które mogą przetwarzać części przemysłowe wykorzystywane w sektorach takich jak lotnictwo, motoryzacja i inżynieria ogólna. Duże zbiorniki są również opracowywane przez firmy HIP w celu zwiększenia pojemności.

P: Czy HIP wpływa na wykończenie powierzchni komponentów wytwarzanych addytywnie?

A: HIP może umiarkowanie poprawić chropowatość powierzchni poprzez kompensację efektów wypaczenia i redukcję cząstek satelitarnych. Jednak obróbka wykańczająca po HIP jest często nadal wymagana, szczególnie w przypadku krytycznych komponentów stosowanych w branżach takich jak lotnictwo i kosmonautyka, gdzie wymagania dotyczące tekstury są bardzo rygorystyczne.

poznaj więcej procesów druku 3D