Per la pressatura a caldo, viene utilizzata una sequenza controllata di pressione e temperatura. Spesso, la pressione viene applicata dopo che si è verificato un certo riscaldamento perché l'applicazione di pressione a temperature inferiori potrebbe avere effetti negativi sulla parte e sull'utensileria. Le temperature di pressatura a caldo sono diverse centinaia di gradi inferiori rispetto alle normali temperature di sinterizzazione. E la densificazione quasi completa avviene rapidamente. La velocità del processo così come la temperatura più bassa richiesta limita naturalmente la quantità di crescita del grano.
Un metodo correlato, la sinterizzazione al plasma a scintilla (SPS), fornisce un'alternativa alle modalità di riscaldamento resistive e induttive esterne. In SPS, un campione, tipicamente polvere o una parte verde precompattata, viene caricato in uno stampo di grafite con punzoni di grafite in una camera a vuoto e una corrente continua pulsata viene applicata attraverso i punzoni, come mostrato nella Figura 5.35b, mentre viene applicata la pressione. La corrente provoca un riscaldamento Joule, che fa aumentare rapidamente la temperatura del campione. Si ritiene inoltre che la corrente inneschi la formazione di una scarica di plasma o scintilla nello spazio dei pori tra le particelle, che ha l'effetto di pulire le superfici delle particelle e migliorare la sinterizzazione. La formazione del plasma è difficile da verificare sperimentalmente ed è argomento in discussione. Il metodo SPS si è dimostrato molto efficace per la densificazione di un'ampia varietà di materiali, inclusi metalli e ceramiche. La densificazione avviene a una temperatura inferiore e viene completata più rapidamente rispetto ad altri metodi, dando spesso luogo a microstrutture a grana fine.
Pressatura isostatica a caldo (HIP). La pressatura isostatica a caldo è l'applicazione simultanea di calore e pressione idrostatica per compattare e densificare un compatto o una parte di polvere. Il processo è analogo alla pressatura isostatica a freddo, ma con temperatura elevata e un gas che trasmette la pressione al pezzo. I gas inerti come l'argon sono comuni. La polvere viene addensata in un contenitore o lattina, che funge da barriera deformabile tra il gas in pressione e la parte. In alternativa, una parte che è stata compattata e presinterizzata fino al punto di chiusura dei pori può essere HIP in un processo "containerless". HIP viene utilizzato per ottenere una densificazione completa nella metallurgia delle polveri. e la lavorazione della ceramica, nonché alcune applicazioni nella densificazione di getti. Il metodo è particolarmente importante per materiali difficili da densificare, come leghe refrattarie, superleghe e ceramiche non ossigenate.
La tecnologia del contenitore e dell'incapsulamento è essenziale per il processo HIP. Contenitori semplici, come lattine cilindriche di metallo, vengono utilizzati per densificare billette di polvere di lega. Le forme complesse vengono create utilizzando contenitori che rispecchiano le geometrie della parte finale. Il materiale del contenitore viene scelto per essere a tenuta e deformabile alle condizioni di pressione e temperatura del processo HIP. Anche i materiali del contenitore dovrebbero essere non reattivi con la polvere e facili da rimuovere. Per la metallurgia delle polveri, i contenitori realizzati con lamiere di acciaio sono comuni. Altre opzioni includono vetro e ceramica porosa incorporati in un barattolo di metallo secondario. L'incapsulamento in vetro di polveri e parti preformate è comune nei processi HIP ceramici. Il riempimento e l'evacuazione del contenitore è un passaggio importante che di solito richiede fissaggi speciali sul contenitore stesso. Alcuni processi di evacuazione avvengono a temperature elevate.
I componenti chiave di un sistema per HIP sono il recipiente a pressione con riscaldatori, apparecchiature di pressurizzazione e trasporto del gas e elettronica di controllo. La Figura 5.36 mostra uno schema di esempio di una configurazione HIP. Esistono due modalità di funzionamento di base per un processo HIP. Nella modalità di caricamento a caldo, il contenitore viene preriscaldato all'esterno del recipiente a pressione e quindi caricato, riscaldato alla temperatura richiesta e pressurizzato. Nella modalità di caricamento a freddo, il contenitore viene inserito nel recipiente a pressione a temperatura ambiente; quindi inizia il ciclo di riscaldamento e pressurizzazione. La pressione nell'intervallo di 20–300 MPa e la temperatura nell'intervallo di 500–2000 ° C sono comuni.
Tempo post: Nov-17-2020