Горячее прессование

Горячее прессование металла - процесс, для осуществления которого требуются пресс-формы закрытого типа, нагрев исходного сырья и специальное оборудование: пресс, который оказывает воздействие на материал. Необходимое усилие напрямую зависит от того, какой температуры достигает металл: чем она ниже, тем жестче будет давление внутри пресс-формы.

Особенность этой технологии в том, что в качестве сырья используется не твердая сплошная заготовка, а металлический порошок. В процессе сдавливания происходит его расплавливание и спекание. В результате образуется ровная и однородная структура без пор и других недостатков.

при горячем прессовании пластичная заготовка деформируется под многотонным весом

Значение технологии трудно переоценить. Во-первых, несмотря на многоступенчатость процесса, стоимость горячего прессования остается достаточно умеренной. Во-вторых, именно этот процесс помогает создать “единое целое” из порошковых частиц, “подружить” которые другим способом не представляется возможным.

Необходимый эффект достигается за счет происходящих в прессуемом металле физико-механических процессов. С одной стороны, на частицы воздействуют внешние силы, деформируя их. С другой - термическая обработка намного увеличивает подвижность атомов. Как следствие получается материал очень высокой плотности.

Все структурные изменения на пути от порошка к металлу можно разделить на три этапа. Вначале, когда уровень плотности приближается к 90%, частицы будущей детали приходят в движение относительно друг друга. Это взаимодействие между ними можно описать как скольжение. Далее наблюдается совмещенный процесс - скольжение плюс деформация. Третья стадия чисто деформационная.

Но чтобы все эти изменения были правильны, последовательны и порадовали результатом, требуется качественное оборудование, на котором можно заказать горячее прессование по всем правилам. Многое зависит и от изготовления пресс-форм - самого дорогостоящего этапа этой услуги. Они должны быть не только максимально точными, но и прочными.

горячее прессование, или экструзия, - один из способов изготовления труб

Особо стоит отметить такую технологию, как вакуумирование, или горячее изостатическое прессование (сокращенно ГИП). В этом случае давление на порошок оказывает сжатый газ. Операция проходит в особом оборудовании - агрегатах высокого давления: установках, которые обеспечивают не только прессующее усилие, но и нагрев.

Преимущество методики в том, что нагрузка поступает на частицы металла равномерно. Как и в случае с механическим прессованием и спеканием, материал достигает абсолютной плотности, но намного оперативнее, а высокого нагрева для этого не требуется. Температурный режим может быть ниже на 10-15 процентов без ущерба эффективности.

По технологии ГИП можно работать не только с порошками, но и с уже изготовленными деталями. Особенно с отливками, порой имеющими большой процент погрешностей. Обработка в агрегате высокого давления минимизирует пористость металла и ликвидирует микротрещины, возникающие при застывании. Что, в свою очередь:

• повышает коррозионную стойкость металла;
• увеличивает сопротивление механическим нагрузкам, в частности, трению;
• наделяет деталь дополнительной износостойкостью.

Однако это горячее прессование металла не столь распространено, как способ со спеканием. Его используют в производстве:

• деталей швейного оборудования;
• элементов пескоструйных, дробеструйных и продувочных устройств;
• комплектующих для авто, в частности, для двигателей внутреннего сгорания;
• в медицине - для создания протезов.

горячее прессование обеспечивает высокую точность изделий

Несмотря на то, что эта технология относится к прогрессивным, а в случае с вакуумированием требует дорогостоящего оборудования, стоимость горячего прессования остается достаточно комфортной для заказчика. К другим преимуществам этого способа создания деталей относятся:

• высокие точность и качество изделий,
• экономия материала за счет небольших размерных допусков,
• небольшие затраты времени на выпуск одной детали.

Главными недостатками технологии становятся трудоемкость и дороговизна изготовления пресс-формы. Следует отметить, что эта методика, даже более современное горячее изостатическое прессование, не отличается высокой производительностью. А значит, для массового серийного производства она все-таки не подходит.