Процесс формования изделий с помощью холодного изостатического прессования в порошковой металлургии - презентация

1 ООО Лаб Депо American Isostatic Presses 1

2 ПРОЦЕСС ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ С ПОМОЩЬЮ ХОЛОДНОГО ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ (ХИП) 2

3 3 Холодное изостатическое прессование (ХИП). Основные характеристики процесса ХИП реализуется при комнатной температуре Для передачи давления используется жидкость Всестороннее сжатие, которое обеспечивает равномерность свойств

4 4 Преимущества ХИП по сравнению с одноосным прессованием Одноосное прессование приводит к появлению неоднородностей При одноосном прессовании появляются дефекты поверхности в результате трения о стенки пресс- формы ХИП используется для производства исходных заготовок для горячего изостатического прессования (ГИП)

5 5 Преимущества ХИП по сравнению с одноосным прессованием

6 6 Детали сложной формы не могут быть спрессованы с помощью процесса одноосного прессования. С помощью ХИП могут быть получены детали самой сложной формы Преимущества ХИП по сравнению с одноосным прессованием

7 7 Возможность заранее предсказать усадку материала. В результате процесса ХИП получаются заготовки, близкие по форме и размеру к конечному продукту

8 8 В зависимости от способа взаимодействия между обрабатываемым материалом и передающей нагрузку поверхностью, различают следующие виды холодного изостатического прессования Мокрое холодное изостатическое прессование Сухое холодное изостатическое прессование Различные виды процессов ХИП

9 9 Особенности мокрого процесса ХИП В данном процессе форма с материалом помещена в рабочую жидкость Форма полностью извлекается после каждого процесса прессования Различные виды процессов ХИП

10 10 Особенности сухого процесса ХИП В данном виде в сосуде высокого давления имеется мембрана, которая изолирует жидкость от формы Передача давления на материал осуществляется через мембрану Различные виды процессов ХИП

11 11 Производство изоляторов Получение мишеней для распыления Производство режущего инструмента Изготовление протезов Производство свечей зажигания Области применения холодного изостатического прессования

12 12 Прессование трубок и других полых изделий Области применения холодного изостатического прессования

13 13 Области применения холодного изостатического прессования Прессование обтекателей

14 14 Области применения холодного изостатического прессования Прессование треугольных деталей

15 15 Области применения холодного изостатического прессования Производство крупногабаритных деталей

16 16 Области применения холодного изостатического прессования Производство деталей сложной формы

17 17 После холодного изостатического прессования, детали могут быть подвергнуты следующим операциям: Стадии обработки после холодного изостатического прессования Спекание Механическая обработка Горячее изостатическое прессование

18 18 Полученные после холодного изостатического прессования «зеленые» детали легко обрабатываются перед финальной стадией спекания Механическая обработка

19 19 Финальной стадией получения готовых изделий является спекание сформованных деталей в вакуумных печах Спекание деталей

20 20 Альтернативой вакуумному спеканию является получение готовых изделий с помощью прессов для горячего изостатического прессования Горячее изостатическое прессование

21 21 Примеры производства прессов для холодного изостатического прессования Лабораторная установка с диаметром рабочей зоны 75 мм и высотой рабочей зоны 300 мм

22 22 Примеры производства прессов для холодного изостатического прессования Установка для мелкосерийного производства и производства деталей средних размеров с диаметром рабочей зоны 300 мм и высотой рабочей зоны 800 мм

23 23 Примеры производства прессов для холодного изостатического прессования Установка для крупносерийного производства и производства деталей больших размеров с диаметром рабочей зоны 800 мм и высотой рабочей зоны 1600 мм

24 24 Примеры выполненных проектов Corning (США) - CIP - AIP C Hasen Equipment (Китай) – CIP - AIP C JCM International (Китай) – CIP - AIP C Bodycote (США) – CIP - AIP C ANSTO (США, Англия, Австралия) – CIP 16 диаметр Naizak Global Engineering Systems (Саудовская Аравия) – CIP – AIP CPA Maju – ADTEC (Малазия) – AIP CPA AME Engineering (Китай) – CIP – AIP CoorsTek - El Segundo (США) – CIP AIP НИЯУ МИФИ (Москва), НГТУ, НГУ (Новосибирск), «Станкин» (Москва), НИИ «Графит» (Москва), СКФУ (Ставрополь), ИПМ (Минск)

25 25 ПРОЦЕСС ГОРЯЧЕГО ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ (ГИП)

26 26 ГИП. Параметры процесса. Процесс реализуется при повышенных температурах. Максимальная температура может быть до 2200 С. Рабочее давление в диапазоне до 600 МПа. Для большинства материалов достаточно до 200 МПа Всестороннее сжатие с помощью инертного газа

27 27 Удаление пористости в материалах, в частности в деталях, полученных методом литья Уплотнение керамических и металлических порошков Формование изделий в порошковой металлургии Диффузионная сварка ГИП. Области применения.

28 28 Заполнение контейнера Откачка ГИП Удаление детали Температура Время Давление Нагреватели ГИП. Технологическая схема.

29 29 ГИП. Консолидация порошков. При получении готовых изделий методом порошковой металлургии, возникает проблема неравномерного роста зерен и, следовательно, химическая неоднородность. Используя ГИП можно получить структуру с хорошей однородностью и малым размером зерен, что приводит, в конечном счете, к улучшению механических свойств.

30 30 ГИП. Удаление дефектов после литья. На верхнем рисунке видны черные точки. Это внутренние дефекты, которые возникают в в ходе процесса литья. В процессе ГИП материал переходит в пластичное состояние, что приводит к закрыванию пор. На нижнем рисунке представлен образец после ГИП без пор. В результате, значительно улучшаются механические свойства материала.

31 31 ГИП. Диффузионная сварка.

32 32 ГИП. Сосуд высокого давления. Сосуд высокого давления с верхним и нижним затворами, исключающими возможность утечки и обеспечивающими поддержание давления в течении всего цикла

33 33 ГИП. Системы нагрева. Печи с несколькими зонами нагрева, расположенными внизу и по диаметру. Каждая зона нагрева оснащена контрольной и защитной термопарами.

34 34 ГИП. Системы нагрева. Система для быстрой установки печи – plug-in, позволяющая осуществить смену типа печи без длительного демонтажа оборудования.

35 35 ГИП. Система охлаждения. Замкнутая система охлаждения, содержащая СОЖ, используется для охлаждения сосуда высокого давления. Система охлаждения может быть внешней или внутренней.

36 36 ГИП. Система подачи газа.

37 37 ГИП. Система создания давления. Компрессор со степенью сжатия 30:1 используется для создания давления в сосуде. Компрессор может использоваться для сбора отработанного аргона в баллоны.

38 38 ГИП. Система клапанов. Используется для подачи аргона в сосуд высокого давления, для сбора аргона и плавного сброса в атмосферу

39 39 ГИП. Система управления. Система управления на основе ПК.

40 40 ГИП. Система управления.

41 41 ГИП. Система управления.

42 42 ГИП. Система управления.

43 43 ГИП. Система управления.

44 44 ГИП. Требования к размещению. Аргон.

45 45 ГИП. Требования к размещению. Вода.

46 46 ГИП. Требования к размещению. Дополнительные расходы: -Строительство площадки; -Монтаж системы; -Обеспечение безопасности; -Система для сбора аргона;

47 47 ГИП. Подготовка материала. Разработка оснастки для ГИП Подготовка металлического листа Сварка оснастки Подготовка порошка и взвешивание Загрузка порошка в оснастку Проверка целостности оснастки Откачка воздуха и герметизация

48 48 ГИП. Подготовка материала. При разработке оснастки необходимо учитывать факторы: - Форма, размер и количество деталей; - Насыпная плотность (обычно % от теоретической); - Линейная усадка самой оснастки. Не рекомендуется использовать слишком плоскую или слишком высокую оснастку, поскольку размеры в этом случае могут быть не соблюдены в результате значительной деформации оснастки

49 49 Пример расчета оснастки. Исходные данные. Плотность = 6 г/см 3 Теоретическая плотность = 10 г/см 3 Плотность загрузки = 6/10 = 60% Разница объемов Δ Vol = 100/60 = Изменения линейных размеров, Δx = Δy = Δz Фактор линейной усадки = = Необходимо получить 40 мишеней Размер мишени = 177,8 x 12,7 мм (диаметр х высота) ГИП. Подготовка материала. x y z

50 50 Размер оснастки = (177,8 + h) x {[(12,7 + j) x 40] + k]} Диаметр Высота h = толщина слоя для обработки по диаметру (~0.6) j = толщина слоя, требуемая для резки (~0.23) k = толщина слоя, который удаляется с верхней и нижней частей (~1.0) Размер оснастки (внутренние размеры) =(7.0 + h)x{[(0.5 + j)x40] + k]}x1.19 (линейная усадка) ГИП. Подготовка материала.

51 51 Metal plate type (stainless steel, mild steel, etc.) and thickness is chosen according to the can design requirements. The plate is then measured and marked according to the required dimensions. The marked plate is then cut out using the shearing machine. b) Metal Plate Forming The cut out metal plate is then formed into the can shape (either round or rectangular) using several methods. Round can body (rolling), round can caps (machining). Rectangular can and caps (bending and notching). ГИП. Подготовка материала.

52 52 ГИП. Подготовка материала.

53 53 ГИП. Вопросы безопасности. Факторы опасности: -Разрушение сосуда высокого давления; -Поломка компрессора; -Утечка в линии подачи газа; -Удушье в результате утечки аргона; -Повреждения сети электропитания; -Возгорание; -Ошибки оператора

54 54 По вопросам сотрудничества обращайтесь к официальному представителю American Isostatic Presses – компании Лаб Депо