Использование и перспектива использования изостатического прессования в технологии изготовления изделий методами порошковой металлургии в первую очередь обусловлено его преимуществами перед другими методами формирования (прессования) порошковых изделий.
Однако следует принимать во внимание, что для изготовления большого количества изделий приемлемые другие методы формирования, особенно статическое прессование в пресс-формах, которые имеют значительно более высокую производительность.
Преимущества изостатического прессования
- В большинстве случаев при использовании изостатического пресса достигается более высокая плотность, по сравнению с заготовками полученных статическим прессованием на прессах или другими методами уплотнения. При этом плотность заготовки более однородна по ее объему и в меньшей степени зависит от формы изделия, что обусловлено отсутствием внешнего трения и значительно меньшего внутреннего.
- При изостатическом прессовании отсутствует влияние направления уплотнения. В некоторых случаях, особенно при малом давлении прессования цилиндрических изделий, может иметь место незначительное уменьшение плотности от периферии к центру и наоборот. Однако эти колебания плотности незначительные по сравнению с другими методами прессования. Это явление в значительной степени зависит от свойств исходных порошков и может быть преодолено подбором свойств порошков и оптимального давления прессования.
- Напряжения, возникающие в прессовках при их уплотнении, очень незначительные за счет отсутствия преимущественных направлений приложения нагрузки и внешнего и внутреннего трения. Однако при прессовании некоторых изделий, особенно при прессовании методом сухого чехла, могут возникнуть сжимающие или растягивающие напряжения в зависимости от направления перемещения поверхности чехла относительно заготовки. Но величина этих напряжений значительно меньше по сравнению с другими методами прессования и в основном зависит от свойств исходного порошка.
- Отсутствие знакопеременных напряжений предупреждает возникновение такого брака при прессовании, как расслоение структуры (возникновение трещин), которые иногда возникают в прессовках, которые получают другими методами прессования.
- При изостатическом прессовании может быть достигнута более высокая прочность прессовок (на 10 -15%) по сравнению с прочностью прессовками, полученными прессованием с использованием пресс-форм на механических или гидравлических прессах. Это имеет важное значение, так как прессовки, полученные методом изостатического прессования, в большинстве случаев необходимо незначительно механически обрабатывать. Последнее относится к недостаткам метода изостатического прессования).
- Обработку порошковых заготовок можно проводить фрезерованием, точением, резкой, сверлением, шлифовкой и другими методами. Однако при этом потери материала значительно меньше, чем при изготовлении изделий механической обработкой литых заготовок.
- В большинстве случаев при изостатическом прессование в состав исходной шихты НЕ вводят смазки с целью уменьшения внутреннего и внешнего трения, а если их и вводят, то в значительно меньших количествах чем при статическом прессовании. Смазочные добавки вводятся также в тех случаях (особенно это касается керамических материалов), когда они являются составными материала или необходимые для обеспечения специальных свойств конечного изделия.)
- Отсутствие масел или веществ, которые выполняют их роль, исключает операцию сушки заготовок. В этом случае можно значительно увеличить скорость нагрева заготовок до температуры спекания.
- Вследствие высокой плотности прессовок, полученных методом изостатического прессования, ее равномерному распределению по объему, отсутствие или малое количество смазочных добавок, отсутствие знакопеременных напряжений значительно уменьшает их усадку при спекании. Соответственно, облегчается возможность контроля процесса спекания. Заготовки при спекании не деформируются и не разрушаются, что значительно уменьшает возможность возникновения брака.
- Испеченные изделия из заготовок, полученные методом изостатического прессования, имеют более высокую плотность, равномерное ее распределение по объему, большие значения прочностных характеристик. Последнее обусловлено отсутствием смазок в исходной шихте и, как следствие, формированием качественного контакта между зернами конечного материала.
- Одним из важных преимуществ изостатического метода прессования (особенно гидростатического) является отсутствие ограничений на размеры или соотношения размеров заготовок. Давление при изостатического прессовании не зависит от размеров изделий (поверхности прессования, как это имеет место при статическом прессовании на прессах), а только от величины внешних сил согласно закону Паскаля. Давление в любой точке заготовки одинаковое независимо от его формы.
- Методом изостатического прессования с одинаковой эффективностью можно получать заготовки с размерами от нескольких сантиметров до нескольких метров и толщиной стенки несколько миллиметров.
- По сравнению с прессованием на прессах в пресс-формах для изостатического прессования необходимы меньшие затраты. При средних и больших давлениях прессования оборудования для изостатического прессования имеет стоимость в 10-15 раз меньше. При этом эффективность метода сохраняется при относительно малых масштабах производства.
