Probleme und verwandte Informationen zum Prozess des Heißisostatischen Pressens (HIP).

Probleme und verwandte Informationen zum Prozess des Heißisostatischen Pressens (HIP).

Probleme im Zusammenhang mit dem Prozess des heißisostatischen Pressens

Heißisostatisches Pressen bringt viele vorteilhafte Verbesserungen der Materialeigenschaften mit sich, es wurden jedoch Bedenken hinsichtlich der möglichen negativen Auswirkungen dieses Prozesses geäußert, darunter Verformung der Teile, mögliche Oberflächenverunreinigungen und Verformungsunterschiede zwischen verschiedenen Teilechargen. Für Unternehmen, die einen zuverlässigen Lieferanten von Metallspritzgussteilen oder MIM-Dienstleistern für heißisostatisches Pressen suchen, ist das Verständnis dieser Variablen von entscheidender Bedeutung, um Komponenten mit konstant hoher -Leistung zu erhalten.

Wie bereits erwähnt, kann durch heißisostatisches Pressen die Dichte von Metallspritzgussteilen auf nahezu 100 % gebracht werden. Allerdings kann es im Spritzgussprozess durch vorangegangene Prozessschritte zu Dichtegradienten in den Teilen kommen. Beispielsweise können Einschlüsse an der Angussstelle zu unterschiedlichen Dichten an verschiedenen Stellen im Teil führen. Der Pulverpartikelgehalt ist in der Nähe des Angusses höher, während in Bereichen, die weiter vom Anguss entfernt sind, der Pulverpartikelgehalt aufgrund des geringeren Formdrucks niedriger ist. Wenn solche Dichtegradienten während des Sinterprozesses vorhanden sind, schrumpft der Bereich in der Nähe des Angusses stärker als der Bereich fern vom Anguss, und dieser Unterschied in der Schrumpfung wird während des heißisostatischen Pressvorgangs noch verstärkt, wobei Bereiche mit niedriger-Dichte stärker schrumpfen als Bereiche mit hoher{6}}Dichte, was zu einer Verformung des Teils und einer anisotropen Schrumpfung führt. Eine professionelle Metallspritzgussfabrik mit heißisostatischer Pressfähigkeit kann das Anschnittdesign und die Füllparameter effektiv steuern, um solche Risiken von Anfang an zu minimieren.

Aufgrund des Abkühlungsgradienten im Inneren des heißisostatischen Pressofens kann es auch zu Verformungen der Teile kommen. Wenn die Wandstärke des Teils ungleichmäßig ist, kühlt der dünnere Teil schneller ab als der dickere Teil, was zu Verformungen führen kann. Dieses Phänomen kann auch bei der Wärmebehandlung beobachtet werden.

Metallspritzgussteile reagieren sehr gut auf das heißisostatische Pressverfahren, da die Oberflächenporosität der Teile sehr gering ist und die im Inneren der Teile erzeugten Poren normalerweise sehr klein sind. Im Gegensatz zum Druckguss weisen bei MIM hergestellte Teile nach der heißisostatischen Pressbehandlung nahezu keine Dellen auf, obwohl in der Nähe der Poren manchmal leichte Verformungen zu beobachten sind. Wenn nach der Behandlung mit isostatischem Heißpressen Defekte in den Teilen auftreten, stammen die Poren, die die Defekte verursachen, normalerweise nicht von den kleinen Löchern in den gespritzten Teilen, sondern werden eher durch schlechte Bedingungen beim heißisostatischen Pressen verursacht. Daher sollten die Umformbedingungen überprüft und die Teile vor dem heißisostatischen Pressen in Abschnitte geschnitten werden, um festzustellen, ob durch die Umformbedingungen verursachte Mängel vorliegen. Durch die Wahl eines erfahrenen Anbieters integrierter Metallspritzguss- und HIP-Lösungen kann die Fehlerquote nach dem Prozess erheblich gesenkt werden.

Ein weiteres praktisches Problem besteht darin, dass es während des heißisostatischen Pressvorgangs zu einer Kontamination der Oberfläche des Teils kommen kann. Da Zulieferer unterschiedliche Legierungen in Geräten zum heißisostatischen Pressen verarbeiten, kann es bei der Verarbeitung zu Oberflächenverunreinigungen kommen. Der Autor beobachtete eine Titan- und Hafniumverunreinigung auf der Oberfläche von Teilen nach einer heißisostatischen Pressbehandlung, und die Analyse zeigte, dass diese schwer vollständig zu vermeiden ist. Durch die Beschichtung der Teile mit einer Schicht Werkzeugstahl oder durch die Beauftragung eines speziellen HIP-Dienstleisters für den Spritzguss von Metallen in medizinischer Qualität kann eine solche Kontamination verhindert oder minimiert werden, um die Zertifizierungsanforderungen für Luft- und Raumfahrt sowie medizinische Geräte zu erfüllen.

Manche Leute behaupten, dass das erneute Erhitzen von Teilen unter Atmosphärendruck oder Vakuum zu offenen Poren führen kann. Obwohl solche Beschreibungen gelegentlich in der Literatur vorkommen, hat der Autor dieses Phänomen nicht beobachtet.

Beispiele für Prozessparameter des heißisostatischen Pressens

Die typischen Prozessbedingungen für heißisostatisches Pressen sind begrenzt. Die meisten Lieferanten verfügen über Standardprozessabläufe, bei denen die Variablen Temperatur, Druck und Zeit sind. Bei der Durchführung des Prozessablaufs wird gezielt der gleiche Druck sowie unterschiedliche Zeiten und Temperaturen eingestellt. Tabelle 9.3 listet die Standardparameter des heißisostatischen Pressprozesses auf, die für Metallspritzgussteile verwendet werden können. Führende Komplettanbieter für Präzisionsmetallspritzguss stellen ihren Kunden in der Regel materialspezifische optimierte HIP-Parameterpakete zur Verfügung, um die Chargenstabilität sicherzustellen.

Tabelle 9.3 Prozessparameter für das statische heißisostatische Pressen (HIP) von spritzgegossenen Teilen aus gewöhnlichem Metall

Zusammenfassung

Da Metallspritzgussteile keine offenen Poren aufweisen, können sie mit der Technologie des heißisostatischen Pressens behandelt werden. Die Leistung von Metallspritzgussteilen, die durch heißisostatisches Pressen behandelt wurden, wird verbessert, die Dichte liegt nahe bei 100 %, die Körner wachsen deutlich, die Dimensionskonsistenz zwischen verschiedenen Chargen von Metallspritzgussteilen wird verbessert und die Polierbarkeit und Schweißbarkeit der Teile werden verbessert. Für Unternehmen, die auf der Suche nach hochleistungsfähigen kleinen, komplexen Metallteilen sind, ist die Zusammenarbeit mit einem professionellen Hersteller von Vollprozess-Metallspritzguss und heißisostatischem Pressen die bevorzugte Lösung, um das ultimative Leistungs- und Kostengleichgewicht zu erreichen.