Per alcune parti con rapporto d'aspetto elevato, forme complesse, densità uniforme e requisiti di resistenza, la pressatura monoassiale convenzionale è quasi impossibile.
La pressatura isostatica a freddo (CIP) è una tecnologia fattibile.
Che cosa è la pressatura isostatica a freddo?
La pressatura isostatica a freddo è una tecnica di formatura delle polveri in cui una pressione uniforme (da 5,000 psi a 100,000 psi, pari a 34.5-690 MPa) viene applicata da tutte le direzioni a una polvere, in uno stampo flessibile, a temperatura ambiente, per creare il pezzo crudo.
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Processo di pressatura isostatica a freddo
Il processo di fabbricazione della pressatura isostatica a freddo è il seguente:
Per prima cosa viene realizzato uno stampo maschio con la stessa forma del prodotto, mentre all'esterno viene fuso uno stampo femmina con la gomma.
Successivamente, la polvere metallica viene introdotta nello stampo e sigillata con un coperchio. Per ridurre la deformazione dello stampo, quest'ultimo necessita di gusci in alluminio e acciaio per supportare la deformazione.
Infine, il produttore immerge lo stampo in olio o altro liquido, applica pressione dopo aver sigillato il portello e compatta la polvere in un prodotto dalla forma quasi netta tramite pressione idraulica.
Tipi di pressatura isostatica a freddo
Esistono due tipi di CIP: sacco umido e sacco asciutto.
Pressatura isostatica del sacco umido
Il metodo del sacchetto bagnato consiste nell'immergere completamente lo stampo in olio o altri liquidi per la pressatura.
Lo stampo è sottoposto a pressione da tutti i lati, quindi la densità del corpo verde è relativamente uniforme.
Tuttavia, la velocità di produzione è lenta e non è facile automatizzare la produzione. Pertanto, la pressatura isostatica a freddo dei wet bag viene utilizzata per la produzione di piccoli lotti e la prototipazione di parti speciali.
Pressatura isostatica a sacco asciutto
Nel processo a sacco secco, il fondo dello stampo è fissato all'attrezzatura e solo lo stampo, o lo stampo e la sua parte superiore, sono circondati dal liquido. Non si tratta quindi di una vera pressatura isostatica. Tuttavia, il metodo a sacco secco offre un'elevata efficienza produttiva perché è comodo riempire i materiali e rimuovere i pezzi, ed è facile da automatizzare.
Vantaggi della pressatura isostatica a freddo
Metalli refrattari di processo
La pressatura isostatica a freddo può lavorare metalli con un punto di fusione elevato, come il tungsteno, che non possono essere facilmente fusi.
Rapporto d'aspetto più lungo
CIP è in grado di realizzare parti di lunghezza relativamente elevata, che non possono essere prodotte mediante pressatura monoassiale.
Basso costo dello stampo
Il materiale dello stampo per la pressatura isostatica a freddo è generalmente gomma naturale o gomma poliuretanica. Rispetto alla tradizionale pressatura a polvere con costoso acciaio per utensili, è più economica.
Densità e resistenza uniformi
I pezzi prodotti da CIP presentano densità e resistenza uniformi perché ogni parte del pezzo grezzo è sottoposta a una pressione uniforme. Quando questi pezzi vengono sinterizzati in seguito, il ritiro sarà uniforme.
Buona resistenza verde
Le parti metalliche prodotte mediante compattazione isostatica a freddo presentano una buona resistenza a freddo.
Forme geometriche complesse
CIP è in grado di realizzare componenti con caratteristiche tridimensionali.
Limitazioni del CIP
- Lo svantaggio della pressatura isostatica a freddo è che non può produrre pezzi ad alta precisione. È necessario eseguire una lavorazione secondaria dopo la sinterizzazione del pezzo grezzo per ottenere tolleranze ristrette.
- La pressione massima di stampaggio della pressatura isostatica a freddo è limitata a circa 600 MPa.
Applicazioni della pressatura isostatica a freddo
La pressatura isostatica a freddo trova vaste applicazioni nella metallurgia delle polveri, nei metalli refrattari, nei target di sputtering e nella produzione di ceramica.
Metallurgia delle polveri
La metallurgia delle polveri è un processo di produzione ecosostenibile riconosciuto che utilizza polvere metallica come materia prima. Le polveri metalliche vengono pressate nella cavità di uno stampo per formare la forma desiderata e sinterizzate per ottenere le proprietà fisiche e meccaniche attese.
Tuttavia, il convenzionale processo di metallurgia delle polveri La pressatura monoassiale rende difficile la produzione di prodotti con rapporti d'aspetto elevati. La pressatura isostatica a freddo può produrre parti con rapporti d'aspetto elevati, come tubi metallici porosi.
Metalli refrattari
Alcuni metalli refrattari come tungsteno, molibdeno e tantalio sono difficili da lavorare con i processi di produzione tradizionali. La pressatura isostatica a freddo può processare questi metalli refrattari senza fonderli, con un elevato utilizzo del materiale e un basso consumo energetico.
Obiettivi sputtering
I target di sputtering sono il materiale sorgente utilizzato nel processo di sputtering, una tecnica di deposizione di film sottili.
Il CIP può produrre polvere di ossido di indio e stagno (ITO) in forme più grandi e dopo processo di sinterizzazione, si può ottenere un prodotto con una densità del 95%.
Ceramica
La ceramica trova importanti applicazioni nell'industria moderna grazie alla sua eccellente resistenza alle alte temperature, alla corrosione e alle proprietà isolanti.
La ceramica può essere prodotta con diversi metodi, tra cui lo stampaggio a compressione e la pressatura isostatica. Grazie al CIP, i produttori sono in grado di realizzare componenti ceramici con forme complesse e densità uniforme.
BLUE è un dedicato azienda di metallurgia delle polveri, certificata ISO 9001:2015 e supportata da 20 anni di esperienza nella produzione. Le nostre competenze includono processi convenzionali di metallurgia delle polveri, stampaggio a iniezione di metalli, pressatura isostatica e lavorazione di metalli, materie plastiche e materiali ceramici.
Forniamo componenti standard in polvere metallica e servizi personalizzati. Se avete bisogno di servizi di pressatura isostatica a freddo o di prodotti in polvere metallica, contattateci: saremo lieti di lavorare per voi!
FAQ
Quali sono le differenze tra la pressatura uniassiale e quella isostatica?
La pressatura uniassiale e la pressatura isostatica sono due metodi comuni di compattazione delle polveri utilizzati nella metallurgia delle polveri e nella produzione di ceramica.
- La pressatura uniassiale utilizza una matrice rigida, come l'acciaio per utensili, per applicare pressione al materiale in una "singola direzione" (tipicamente verticale) attraverso un punzone. La pressatura isostatica utilizza un fluido in una camera sigillata per applicare la pressione in modo uniforme da "tutte le direzioni".
- La densità dei prodotti ottenuti mediante pressatura uniassiale non è uniforme, mentre i prodotti ottenuti mediante pressatura isostatica hanno una densità uniforme.
- La pressatura uniassiale è adatta alla produzione su larga scala, mentre la pressatura isostatica è ideale per la produzione in piccoli lotti.
Quali sono le differenze tra la pressatura isostatica a freddo e quella a caldo?
La pressatura isostatica a freddo viene effettuata a temperatura ambiente, mentre pressatura isostatica a caldo viene eseguito ad alta temperatura.
Lo scopo principale del CIP è la compattazione delle polveri prima del processo di sinterizzazione. La rimozione dei pori interni mediante HIP può produrre un prodotto completamente denso.
Il mezzo di pressione della pressatura isostatica a freddo è un liquido (solitamente olio o acqua), mentre il mezzo di pressione della pressatura isostatica a caldo è un gas inerte (tipicamente argon).
I componenti realizzati mediante pressatura isostatica a freddo necessitano di sinterizzazione?
Sì. Il CIP è una tecnologia di pressatura delle polveri che richiede la sinterizzazione per fondere insieme le particelle di polvere. Dopo il processo di sinterizzazione, i componenti possono ottenere le proprietà meccaniche desiderate.