Wolframowe dysze rakiet

Prasy izostatyczne są używane do wielu zastosowań od napraw odlewów po produkcję ceramicznych kul łożyskowych. Proces może być zimno- ciepło- lub wysokotemperaturowy. Niskotemperaturowe prasowanie izostatyczne (z ang. Cold Isostatic Pressing – CIP) jest używane do wstępnego formowania z proszków, które później są prasowane lub prasowane w wysokiej temperaturze (z ang. Hot Isostatic Pressing – HIP).
Niskotemperaturowe prasy izostatyczne dzielą się na dwa typy: na mokro (z ang. wet-bag) i na sucho (dry-bag). W prasie na mokro zbiornik ciśnieniowy wypełniony jest wodą a gumowy worek (membrana) jest wyciągana po każdym cyklu i wypełniana. Ten system jest stosowany kiedy traktujemy duże lub różne części a także całe zespoły. System suchy to zintegrowany ze zbiornikiem worek (membrana) a najlepsze wykorzystanie to produkcja wielkoseryjna. Metoda sucha jest ograniczona do mniejszych części o mniej skomplikowanym kształcie, które można łatwo wyjąć oraz może być zautomatyzowana od wypełniania proszkiem do wyjęcia produktu z komory.

Największym atutem prasowania izostatycznego jest jednorodne zagęszczenie, które skutkuje przewidywalnym i powtarzalnym skurczem podczas dalszego procesu spiekania.

Endoprotezy z tytanu

Obróbka małych części jednoosiowe prasowanie hydrauliczne (konwencjonalna metoda) jest, powiedzmy, zadowalające lecz podczas produkcji długich rur lub kompleksowych części, tarcie matrycowe skutkuje nierównomiernym zagęszczeniem i w tym właśnie zastosowaniu wykorzystuje się prasy izostatyczne. Większość procesów zimnego prasowania przebiega przy użyciu spoiwa by wspomagać utrzymanie kształtu, w późniejszym etapie spiekania lub wypalania spoiwo ulatnia się.

Źródło:
www.aiphip.com

Strona w trakcie budowy

Metale

Odlewy aluminium –> proces wysokotemperarurowego prasowania (z ang. Hot Pressing lub Hot Isostatic Pressing) pozwala na zamknięcie porowatych/pustych przestrzeni w metalu metalu przez co odlewy mają ulepszone właściwości oraz spełniają najwyższe wymagania stawiane przez badania X-RAY NDT (badania nieniszczące z ang. Not Destructive Testing). Z reguły proces prowadzony w próżni.

Odlewy tytanu –> proces pozwala na zamknięcie pustych przestrzeni i pęknięć by podwyższyć właściwości zmęczeniowe i pozwolić na przewidywanie pracy odpowiednią ilość cykli dla części odpowiedzialnych.

Superstopy –> części są produkowane bezpośrednio z proszku. Zyskujemy w tym przypadku na ograniczeniu obróbki mechanicznej a produkty mają podwyższone właściwości, kompleksową możliwość kształtowania oraz czystość materiału.

Metale szlachetne –> złoto i platyna mogą być hipowane w celu zamknięcia por i by polepszyć właściwości oraz by tworzyć komponenty i stopy możliwe do stworzenia tylko przez proces metalurgii proszków.

Metale trudnotopliwe –> wolfram, molibden, niob i inne trudnotopliwe pierwiastki mogą być spiekane z proszków i mieć gęstość zbliżoną do teoretycznej. HIPowanie pozwala również na łączenie materiałów podobnych jak i różnych.

Proszki metalowe –>  takie jak chrom, beryl i podobne mogą mieć znacznie większa czystość podczas procesu HIPowania z proszków.

Ceramika

Tlenki –> tlenek glinu i dwutlenek cyrkonu są rutynowo ulepszane cieplnie prze HIPowanie. Poprawienie gęstości produktu przynosi korzyści w postaci większej wytrzymałości i odporności na pękanie.

Azotki –> azotek krzemu jest jednym z najbardziej obiecujących materiałów poddawanych procesowi ulepszania cieplnego przez HIPowanie. Właściwości zmęczeniowe oraz wytrzymałość na pełzanie są po procesie zwiększone. Wysokotemperaturowe prasowanie jest jedną z niewielu metod, którą można wyprodukować azotek krzemu SiN₄.

Węgliki –>węgliki wolframu i krzemu są HIPowane rutynowo w celu podwyższenia udarności.

Kompozyty

Istnieje wiele kompozytów, które posiadają zarówno ceramiczne jak i metalowe osnowy, które są HIPowane.
Zdolność do zagęszczania i wiązania różnych materiałów o znacznie odmiennej temperaturze topnienia to unikalna cecha oferowana wyłącznie przez wysokotemperaturowe prasowanie izostatyczne (w wysokim ciśnieniu).

Zastosowanie w produkcji:

• Cyrkonowe ostrza no noży
• Cyrkonowe implanty biomedyczne, w tym kolana, biodra, zęby, części ucha
• Cyrkonowe trzpienie i uszczelnienia pompy
• Tlenku cyrkonu na uszczelniacze do napojów
• Aluminiowe izolatory
• Tygle z tlenku glinu
• Aluminiowe substraty do mikroprocesorów
• Aluminiowe części zaworu
• Aluminiowe przezroczyste wzmocnienia do aparatów ortodontyczny
• Kule do łożysk z azotku krzemu
• Zawory z azotku krzemu
• Łopatki turbosprężarek z azotku krzemu
• Podkładki oporowe do silników odrzutowych z azotku krzemu

• Tarcze hamulców tarczowych z azotku krzemu
• Węglik krzemu do zbrojenia
• Węglik krzemu na narzędzia skrawające
• Węglik krzemu na dysze
• Piezoelektryczne przetworniki ultradźwiękowe (HIPowane w atm. tlenu)
• Tytanian baru stosowany na liczne części magnetyczne
• Ferryty na głowice magnetyczne
• Wolframowe dysze rakiet
• Węglik wolframu stosowany do odwiertów naftowych
• Węglik wolframu stosowany na dysze do cięcia wodą
• Węglik wolframu stosowany na części zużywalne
• Węglik wolframu stosowany na kije do golfa
• Super stopy stosowane na maszyny do walcowania
• Super stopy stosowane na koła pociągów

• Super stopy stosowane na łopatki turbin
• Super stopy stosowane na ortopedyczne implanty bioder i kolan
• Tytanowe odlewy na obudowy zaworów
• Ulepszanie odlewów tytanowych na części silników odrzutowych
• Beryl stosowany na lustra teleskopu
• Struktura berylu stosowana na żyroskopy i systemy naprowadzania
• Magnetyczne metale ziem rzadkich
• Polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej stos. na implanty ortopedyczne
• Spinele stosowane w przemyśle szkła
• Mieszanki zeolitu do likwidowania odpadu radioaktywnego (beton, ceramika)
• Wiązanie paliwa jądrowego z odmiennymi metalami
• Azotan krzemu stosowany na noski stożkowe rakiet
• Zagęszczanie  i impregnacja grafitu by polepszyć własności
• Zagęszczanie wirników turbosprężarek odlanych z aluminium i tytanu

• HIPowanie odlewów Al stosowanych na przeciwwybuchowe obudowy
• Hipowanie odlewów Al (tłoków silników Diesla)
• Obróbka cieplna odlewów Al stos. na małe części maszyn
• Nasycanie węglem tarcz sprzęgła, hamulców, stożków rakiet
• Ulepszanie stali w celu większej gęstości części wytwarzanych z proszku (obudowy alternatorów)
• Tworzenie porowatych pian
• HIPowanie dwutlenku cyny i tlenku indu do wytwarzania targetów rozpylających do wyświetlaczy panelowych
• Prasowanie nakrętek i szpilek z molibdenu
• HIPowanie części pracujących w wodzie morskiej
• Złoto i platyna stosowana na targety
• Złoto i platyna do produkcji biżuterii
• Super przewodzące  materiały ceramiczne (HIPowane w atm. tlenu)
• Fluorki stosowane w laserach
• Azotek krzemu stos. na noski pocisków
• Azotek krzemu stos. na wkładki narzędzi skrawających

Źródła:
www.aiphip.com

Ceramikę można przetwarzać (technologie CIP i HIP) na wiele sposobów w zależności od zastosowania oraz właściwości otrzymanej części. Podstawowe kroki metod opisujemy poniżej:

Metoda 1.

1. Surowy proszek – specjalnie przygotowany
2. Mielenie proszku – mieszanie z czynnikiem wiążącym oraz dodatkami spiekania
3. Przygotowanie wyprasek – prasowanie matrycowe jednoosiowe, prasowanie izostatyczne na zimno, odlewanie z gęstwy, wtryskiwanie do formy
4. Wytapianie czynnika wiążącego – jeśli wymagane próżniowo lub za pomocą gazu
5. Spiekanie – w próżni lub pod częściowym ciśnieniem (0,15 – 3,4 bar)
6. Wysokotemperaturowe prasowanie izostatyczne (HIP) – ten dodatkowy krok może być wymagany by polepszyć właściwości końcowego produktu. Maksymalna temperatura i ciśnienie procesu mogą być różne zależnie od materiału.
   Aluminium i Cyrkon są z reguły ‘HIPowane’ w 1500 ^OC i 15000 PSI przez 2h.
   Azotek krzemu jest z reguły prasowany w 1500 PSI lecz inne są także prasowane w 45000 PSI. Wyższe ciśnienie w większości przypadków podnosi właściwości materiału. W wielu procesach spiekania jesteśmy w stanie uzyskać produkt nieporowaty (spójny), który nie wymaga obróbki HIP.

Metoda 2.

1. Surowy proszek – specjalnie przygotowany
2. Mielenie proszku – jeśli wymagane
3. Przygotowanie wyprasek – prasowanie matrycowe jednoosiowe, prasowanie izostatyczne na zimno, odlewanie z gęstwy, wtryskiwanie do formy
4. Wytapianie czynnika wiążącego – jeśli wymagane
5. Hermetyzacja szkła – potrzebne do oddzielenia bariery
6. Wysokotemperaturowe Prasowanie Izostatyczne

Metoda 3.

1. Surowy proszek – specjalnie przygotowany
2. Mielenie proszku – jeśli wymagane przez dodatki wspomagające spiekanie
3. Prasowanie jednoosiowe na gorąco – w próżni lub w cząstkowym ciśnieniu
   Powyższy proces pozwala na zadowalające wyniki.  Produkty mogą posiadać znikome zmiany gęstości.
   W przypadku niektórych materiałów ceramicznych, spoiwo może być w łatwy sposób wypalone za pomocą pieców w ciśnieniu atmosferycznym oraz w atmosferze powietrza lub nieutleniającej. Po usunięciu lepiszcza proces jest transferowany do pieca do spiekania

Źródła:
www.wichary.eu
www.aiphip.pl

Galeria produktów wytwarzanych w procesach HIP/CIP: