Изостатический пресс – оборудование, предназначенное для обработки материалов под воздействием всестороннего равномерного сжатия, осуществляющегося в условиях определённого значения вакуума и разных температурах: горячей или холодной, от чего и идет классификация двух методов.
Содержание:
- Технология ГИП
- Устройство горячего пресса
- Принцип горячего прессования
- Технология ХИП
- Устройство холодного пресса
- Принцип работы ХИП
Технология ГИП
ГИП порошков металла – это сложный технологический процесс, который включает несколько основополагающих циклов. К ним относятся:
- Проектировка и изготовка капсул;
- Засыпка порошкообразного металла в капсулы;
- Герметизация капсул сваркой;
- Изостатическое прессование порошков в капсулах при высокой температуре и давлении;
- Выемка обработанных капсул;
- Методика ГИП в большинстве случаев использует распылённые порошки сферической формы из различных сплавов металлов.
Технология ГИП
Капсулы изготавливаются в виде тонкослойных оболочек, близких по форме к прессованным элементам. Они могут быть как простой формы цилиндрического или плоского слитка для последующей ковки, так и сложные формы фасонных деталей, не требующих дополнительной деформации. Чаще всего они изготавливаются из низкоуглеродистой листовой стали.
Устройство горячего пресса
Устройство горячего изостатического пресса состоит из следующих элементов:
- Рабочего объёма. Цилиндра, выполненного из разных материалов (в зависимости от модификации и технических характеристик оборудования). В целях предотвращения разрыва из-за чрезмерного давления, ёмкость усиливается дополнительными сталистыми витками, проложенными по всему периметру камеры;
- Вакуумного насоса, подключенного к рабочему объёму с помощью гибкого вакуумного шланга. Используется для нагнетания необходимого значения вакуума;
- Закольцованной системы охлаждения прессовальной установки, особенность которой заключается в том, что находящиеся в камере инертные газы, не покидают объём до завершения цикла, что обеспечивает высокое качество полученного металла;
- Гидравлического привода рамы и крышек, предназначающихся для объёмных прессовальных установок;
- Блока автоматизированного управления с помощью которого происходит управление работой ГИПа, установление заданных параметров прессования, контроль за происходящим процессом.
Устройство горячего пресса
К дополнительному оборудованию, которое может включаться в состав комплекта ГИП, относится следующее:
- Охлаждающие ускорители;
- Термопары для заготовок;
- Транспортировочное оборудование;
- Газовое хранилище;
- Элементы для газоочистки и проведения анализа газа;
- Регулятор с микропроцессором;
- Блок удалённого доступа и автоматизированного контроля;
- Дополнительная подкачная помпа;
- Открытый контур с насосом и охлаждающим трубопроводом.
Рабочий объём может быть выполнен из различных материалов, выбор которых зависит от технических особенностей выполняемого процесса:
- Графит применяется для работы в вакууме, значение которого может достигать 320 МПа, а рабочая температура колеблется в диапазоне от 1 750 до 2 000ᴼС. Благодаря стабильному сопротивлению стенок камеры время нагрева объёма уменьшается, снижая время, потраченное на осуществление полного цикла;
- Молибден применяется для прессования, в котором температура не превышает 1 400ᴼС. Такие камеры преимущественно используются для лечения бракованного или дефектного материала, полученного в результате некачественной отливки. Популярен молибден в допрессовке керамического или твёрдосплавного материала.
Принцип горячего пресса
Принцип работы изостатического пресса основан на помещении заготовки в рабочий объём, где и происходит процесс прессования. Рабочий объём камеры называется газостатом, под которым подразумевается сосуд высокого разряжения с оборудованием для подачи и стравливания разряжения и нагревания газов. После того, как капсулы с металлическим порошком помещены внутрь, он закрывается, образуя полностью герметичную ёмкость. Запускается вакуумный насос, откачивающий из объёма воздух.
После нагнетания нужного значения вакуума, запускается процесс нагревания и запуска аргона. За счёт насоса внутри создаётся высокое разряжение. После того, как достигнуты расчётные значения разряжения и температуры, оно поддерживается в установленном значении на протяжении длительности всего цикла. На следующем этапе капсула с порошкообразным металлом охлаждается, давление стравливается до атмосферного.
Принцип горячего пресса
Технология прессования осуществляется при температурах от 900 до 2 250ᴼС и значении разряжения, равном 100-200МПа. Высокое разряжение направленно действует на всём объёме рабочего объёма, что позволяет получить 100% плотность и изотропные характеристики прессованного порошкового металла. В большинстве случаев температура газостатирования меньше, чем температура солидуса обрабатываемой капсулы с металлом ориентировочно на 20%. Это позволяет снизить вероятность возникновения ликвации легирующего элемента и образования жидкой фазы.
После обработки в ГИП, металл может подвергаться последующей обработке: прокатываться, коваться, обрабатываться термическими или другими декоративными способами.
Технология ХИП
ХИП – это формирование порошка металла, помещённого в эластичной или деформируемой оболочке в условиях всесторонней вакуумированной нагрузки. Оборудование используется для получения заготовок (порошковых формовок) со значительным отношением длины и диаметра, а также тонкими перегородками, с присущей равномерно распределённой плотностью объёма.
Холодный изостатический пресс часто называется гидростатическим формированием. Под его воздействием происходит изготовление металлических изделий сравнительно простой или сложной формы единичной массы от нескольких грамм до нескольких сотен килограмм.
Технология ХИП
Устройство холодного пресса
Устройство ХИП состоит из следующих элементов:
- Предварительно изолированного корпуса, состоящего из двух частей, при соединении образующих полностью герметичную ёмкость. Её открытие осуществляется с помощью гидравлического привода. В нижней половине обустроены каналы, через которые происходит подача воздушной смеси и рабочей жидкости;
- Одно или трёхфазной системы энергопитания;
- Автоматического блока управления, которым осуществляется запуск, контроль и прекращение цикла прессования. Система автоматизации позволяет выполнять непрерывные циклы самостоятельно, без ручной силы;
- Гидравлической системы и помпы избыточного разряжения, применяющихся для контроля за увеличением или снижением его значения. Помпа может быть одноходовой или двухходовой, в зависимости от модификации. Клапан высокого давления изготовлен в виде блоков, позволяющих снизить количество и длину системы трубопровода;
- Системы оборота среды давления, которая включает запорные клапана и ёмкости-маслоприёмники, заполняющиеся в результате откачки разряжения чистки среды давления и приёмной ёмкости;
- Автоматизированного блока управления с HMI-интерфейсом, допускающим подключение через Интернет, которое позволяет управлять изостатическим прессом удалённым способом. Осуществляется это после синхронизации автоматики установки и компьютера, регистрации в программном обеспечении.
Устройство холодного пресса
Принцип работы ХИП
Принцип работы холодного изостатического пресса организован для того, чтобы обеспечить непрерывный процесс формирования заготовок, тем самым обеспечивая максимальную производительность предприятия.
Циклы прессования осуществляются в следующем порядке:
- Закладка порошкового металла, находящегося в эластичной или деформируемой оболочке, в рабочий объём;
- Откачивание воздуха с помощью вакуумного насоса;
- Одновременно с этим осуществляется процесс нагнетания заданного значения вакуума, предварительная величина которого не превышает 4 МПа;
- Величина разряжения постепенно увеличивается, приближаясь к заданной в настройках. После чего начинается процесс равномерного прессования;
- Декомпрессия избыточного давления выполняется за счёт нерегулируемых штуцеров трубопровода;
- Снижение значение происходит после того, как процесс прессования завершён. Начинается откачивание давления с постепенным снижением и выравниванием до равной атмосферному;
- Цилиндр открывается, извлекается заготовка и передаётся на следующий этап обработки: ковку, отжиг, шлифовку или другой способ.
Принцип работы ХИП