HIP-tekniikka

HIP-tekniikkaMääritelmä
Hot Isostatic Pressing (HIP) -tekniikka sisältää tuotteen asettamisen suljettuun astiaan, sen täyttämisen inertillä kaasulla ja sen jälkeen tuotteen sintraamisen tai tiivistämisen erittäin korkeissa lämpötiloissa (tyypillisesti lähellä materiaalin taontalämpötilaa) ja paineissa (yleensä 100-140 MPa). Tämä prosessi mahdollistaa tuotteen sintraamisen tai tiivistämisen. Metallimateriaaleille HIP voi poistaa viat ja saavuttaa tiivistymisen, koska korkeissa lämpötiloissa metallien lujuus on erittäin alhainen ja plastisuus on erinomainen. Ulkoinen kaasunpaine aiheuttaa plastisen muodonmuutoksen metallissa onteloiden ympärillä, jolloin metalli pääsee virtaamaan ja täyttää tyhjöt, mikä johtaa virheettömään, tiiviiseen rakenteeseen.
HIP-prosessin pääparametreja ovat lämmityslämpötila, kaasun paine, pitoaika ja käytetyn kaasun tyyppi. Spesifiset parametrit vaihtelevat materiaalin faasimuutoskäyttäytymisen sekä korkeiden lämpötilojen lujuuden ja plastisuuden mukaan. Esimerkiksi HIP-prosessi TC4-titaaniseokselle käsittää tyypillisesti kuumentamisen 920 °C:seen 110-120 MPa:n paineessa 1-2 tunnin ajaksi käyttämällä argonia inerttinä kaasuna.

HIP-tekniikkaProsessin periaate
HIP-teknologiaa käytetään laajalti eri aloilla, mukaan lukien sementoitujen karbidien sintraus, tulenkestoisten metallien ja metalliseosten, kuten volframin, alumiinin ja titaanin, tiivistäminen, tuotteiden (kuten 3D-painettujen metalliosien) vikojen korjaaminen, suurten ja monimutkaisten komponenttien lähes verkkomuotoilu sekä komposiitti- ja erikoismateriaalien tuotanto.

HIP-tekniikkaSovellukset 3D-tulostuksessa

HIP-tekniikkaProsessin ominaisuudet
HIP voi parantaa merkittävästi materiaalien mekaanisia ominaisuuksia. Esimerkiksi laser SLM (Selective Laser Melting) tai elektronisuihku EBM (Electron Beam Melting) muodostamien materiaalien lujuus heikkenee ja plastisuus lisääntyy usein HIP-käsittelyn jälkeen. Tämä muutos johtuu siitä, että SLM-prosessien nopeat jäähdytysnopeudet johtavat martensiitin muodostumiseen, joka hajoaa HIP-hehkutuksen aikana, mikä vähentää lujuutta, mutta lisää plastisuutta. Lisäksi HIP-käsittely voi muuttaa materiaalien kovuutta, mikä tyypillisesti johtaa 5-10 %:n kovuuden laskuun. Kaiken kaikkiaan HIP parantaa materiaalien sitkeyttä ja kestävyyttä väsymishalkeamien kasvua vastaan, mikä tekee niistä kestävämpiä ja luotettavampia erilaisiin sovelluksiin.
