在航空航天、医疗和其他高性能应用领域,增材制造一直被认为是一种生产复杂部件的可行方法。
如果你在冶金圈里闲逛(谁不想去呢?),你不可能不听“增材制造”这个词狗万2017
这是因为该工艺应用高温和高压来强化部件,在提高高性能添加剂制造部件的性能方面已显示出希望。
虽然这是HIP最流行的用例,但它远非唯一的一个。

髋部应用程序

最近,随着高性能航空零件或人工髋关节等医疗器械的增材制造的普及,HIP成为热门工艺,但其历史已超过60年。
HIP最初是作为一种扩散连接技术发展起来的。在扩散粘接中,高温和高压共同作用,焊接相似或不同的金属表面,而不需要填充材料。冶金学家很快发现,这些工艺特征还通过消除铸造孔隙(指在铸造金属凝固过程中形成的小气泡)和在整个零件上赋予均匀的晶粒结构,从而提高了机械性能。
多孔零件或具有可变颗粒结构的零件耐用性较差,不能承受严酷使用的应力。
在一种称为粉末床熔合的增材制造技术中,出现了类似于铸造气孔的现象。这个过程自然会在零件内部留下小空隙。如果不消除这些小空洞,就会造成大问题。(我们讨论了粉末床熔合、HIP和高温合金的交叉在这篇文章中.)
除了与增材制造和扩散焊接一起使用,HIP通常被指定为一种致密化工艺,与粉末压实、烧结和金属注射成型相辅相成。它通常被指定在航空航天,医疗和牙科,石油和天然气,发电,火器和珠宝制造。
我们的时尚装备
最近安装在Paulo公司克利夫兰分部的HIP船是Quintus Technologies QIH 122装置,具有统一的快速冷却能力。万博体育3它的工作区直径为25.9英寸,深度为68.9英寸。它最多可以加工12层零件,每层5英寸深。我们最初的测试展示了一些令人印象深刻的能力:万博体育3

  • 最高温度= 2425 F (1329 C)
  • 最大压力= 30 ksi
  • 最大冷却速率= 900 F (500 C)每分钟,在选定的条件下
  • 高温均匀性=整个工作区域通常±10 F

我们的HIP船的快速冷却能力可与真空炉淬火.这些特性使HIP成为可能解决方案治疗零件同时,提供更好的冶金性能,同时减少周转时间。
HIP的理想材料
我们的设备可以在高压氩气环境中使用多种材料。这样的气氛是理想的:

  • 碳钢
  • 工具钢
  • 双相、马氏体和奥氏体不锈钢
  • 镍基合金
  • 钴基合金

我们还在评估铝和镁的HIP化效果。目前正在进行的试验将帮助我们确定加工这些材料后留下的残留物是否会影响未来的HIP循环。

臀部的优势

一些制造商对HIP的普遍批评是,它在制造过程中是一个昂贵的、不必要的额外步骤。“过度杀伤”这个词出现在我的脑海中,而且确实有一些热处理器积极地向制造商推销这种工艺,这些制造商生产的部件可能并不需要HIP。
但当它被适当指定时,HIP在生产过程的上游和下游为制造商提供了几个引人注目的优势。
设计和制造自由度-一些零件具有高度复杂的形状,对于传统的锻造或铸造来说过于复杂。作为回应,制造商们要么以降低设计的性能为代价,要么以增加昂贵的加工时间为代价,将零部件设计成片,然后通过钎焊连接它们。但在HIP中使用的增压气体会进入复杂部件的内部通道和盲区,确保它们达到特定的冶金特性,同时降低了传统的故障风险。
力学特性- HIP已被证明可以提高关键的机械特性,如延性、韧性、屈服强度和耐腐蚀能力。疲劳、冲击、磨损和耐磨性也能提高。我们还观察到HIP化的部件“数据分散”更少。减少数据散布使设计工程师能够更准确地了解材料的性能,并更准确地知道材料的极限在哪里。然后他们可以根据这些已知信息进行设计。
优化生产-无论零件是增材制造、铸造还是锻造,HIP集成都可以简化制造流程。首先,添加剂与HIP的致密化和固溶处理能力的结合意味着更多的制造阶段可以在更少的步骤中完成。万博体育3其次,制造商在知道HIP可以纠正这个问题的情况下,可以允许气孔率发生。
同时治疗旧的热等静压机通常设计有较厚的壁,这阻碍了快速冷却。这就消除了同时进行治疗的可能性(并导致一些人认为这个过程是不安全的)。我们的新HIP容器内置快速淬火,允许同时进行热处理和热等静压。由此节省的时间是显著的。用这种方法处理的零件的性能也得到了改善。
减少废制造过程中总是有变化的;一些零件报废的风险一直存在。但是HIP可以从两个方面帮助减少废料。首先,它可以被纳入设计复杂的部件的常规生产中,以弥补潜在的上游工艺缺陷。其次,如果在单个批处理中出现一次性问题,可以根据需要应用它。无论哪种情况,潜在的节省都是引人注目的。
如上所述,HIP并不新鲜。但新的大门正在打开。随着现代制造方法的不断涌现,竞争格局将发生变化。
你准备好了吗?
如果您处于寻找事实的模式,并希望与一位冶金学家讨论HIP工艺是否能够提高您的部件的性能,和我们联系

增材制造|航空航天|铝|枪械|热等静压|热等静压|熔模铸造|镍基|太空|不锈钢|钛
把这个发给一个朋友
Baidu