Visió general de la premsa isostàtica en calent (HIP)
El premsat isostàtic en calent (HIP) és un procés que utilitza un medi de gas inert (com argó o nitrogen) a alta temperatura (900-2000 graus) i alta pressió (50-200 MPa) per aplicar una pressió uniforme des de totes direccions a un material, aconseguint la densificació. HIP ha madurat significativament i s'utilitza àmpliament en aplicacions com la densificació de peces de fosa, la sinterització de la metal·lúrgia de pols i l'enllaç per difusió de materials compostos. És un procés de fabricació avançat i un mitjà per produir components crítics per a equips-de gamma alta en camps aeroespacial, aviació, marí i altres, i és una tecnologia clau per millorar les propietats dels materials i garantir la fiabilitat dels equips.
Flux del procés HIP
Els passos del procés HIP són els següents: primer, la peça de treball inspeccionada i netejada es col·loca en un recipient d'alta pressió-. A continuació, es fa un buit dins del recipient. A continuació, s'introdueix una pre-càrrega de gas inert (nitrogen o argó, etc.) i la pressió s'incrementa gradualment mitjançant un compressor. Un cop s'estabilitza la pressió, s'activa el sistema de calefacció per augmentar la temperatura dins del recipient. Quan la temperatura i la pressió arriben als valors preestablerts, comença una fase de manteniment a temperatura i pressió constants per garantir que la peça estigui totalment sotmesa a la calor i la pressió. Un cop finalitzat el tractament d'alta-temperatura i alta-pressió, la temperatura a l'interior del forn es redueix gradualment mitjançant el sistema de control de temperatura, seguit de la despresurització per alliberar la pressió interna. Finalment, la peça es retira i se sotmet a una inspecció de qualitat i al mecanitzat necessari.
Sistema d'equipament HIP
La implementació del procés HIP es basa en un sistema d'equips altament integrat, els components clau del qual inclouen un recipient d'alta pressió -, un forn de calefacció, un compressor, una bomba de buit, un dipòsit d'emmagatzematge de gas, un sistema de refrigeració i un sistema de control informàtic.
Com a component central, el recipient d'alta pressió ha de suportar tant temperatures elevades (normalment inferiors o iguals a 1500 graus) com pressions ultra-altes (menys o iguals a 200 MPa). El seu disseny estructural afecta directament la seguretat i la fiabilitat del procés. El recipient d'ultra-alta-pressió utilitza una estructura de bobinatge pre-de filferro d'acer de gran-resistencia. En estat descarregat, es troba en un estat de compressió pre{11}}tensat; sota pressió interna, es manté en estat de compressió amb un petit rang d'esforços. Això fa que el vaixell sigui molt durador i no sigui propens a danys. Aquesta tecnologia s'ha convertit en un estàndard industrial i promou el desenvolupament-modular i a gran escala d'equips HIP.
Avantatges de la tecnologia HIP
Densificació mitjançant HIP: aplicant alta temperatura i alta pressió simultàniament, HIP elimina eficaçment els defectes interns, com ara cavitats de contracció i porositat en peces de fosa o peces fabricades additivament, densificant així el material. Després del tractament HIP, les propietats mecàniques de les peces de fosa/fabricades additivament es milloren significativament, així com la seva resistència a la fatiga i la resistència a la corrosió per estrès, allargant la seva vida útil. En els darrers anys, impulsada pels requisits de rendiment creixents, la densificació HIP s'ha expandit més enllà de les peces de fosa per incloure peces impreses en 3D, peces-formades per polvorització, peces sinteritzades d'alt rendiment-, etc. La gamma de materials també ha crescut des d'aliatges i superaliatges de titani fins a aliatges de magnesi, aliatges d'alumini i altres. Les aplicacions s'han estès des de l'aeroespacial fins a l'energia nuclear, el petroli i el gas, els objectius de sputtering i altres camps.