В 50-е годы была разработана уникальная технология прессования с использованием изостатического оборудования. Данная техника быстро начала набирать популярность и нашла применение для решения самых разных промышленных задач. Методы изостатического прессования до сих пор успешно применяются в процессе производства серийных заготовок с целью придания им более плотной структуры. Также подобная обработка позволяет точнее сформировать скрытые полости, расположенные внутри и является оптимальным решением при создании более сложных текстур. Использование изостатических прессов позволяет в большой мере сэкономить на материалах и физических затратах для производства.
Содержание:
- Строение и назначение
- Особенности технологии изостатического прессования
- Преимущества технологии обработки
- Изостатические прессы холодного типа серии М
- Прессы холодного типа серии U
- Изостатические прессы серии S
- Горячие изостатические прессы
Строение и назначение
Изостатическое прессование применяется не только при необходимости прессовки, но также во время просушки, а также пропитки обмоток, после их производства. Сначала работа проводится в цехах по намотке, а когда обмотки готовы, они переносятся в пресс и фиксируются. После этого пресс вместе с обмотками устанавливают в специальную сушильную печь вакуумного типа, где одновременно протекает процесс прессовки, сушки и пропитки.
Сам по себе изостатический пресс представляет собой довольно сложную конструкцию, состоящую из габаритного основания круглой формы, стержня, в середине которого расположена подготовленная намотка. Пресс закрывается при помощи массивной крышки. Дополнительно установка оборудована системой гидравлики, при помощи которой массивная крышка прижимается к прессу. За счет этого и происходит процесс прессования всей обмотки. Это медленный и довольно плавный процесс, благодаря чему удается сжать заготовку до нужных параметров, не навредив ей.
Строение и назначение
Особенности технологии изостатического прессования
Фактически изостатическое прессования представляет собой процесс формирования, то есть так называемая барометрическая обработка, которая заключается во взаимодействии с обмоткой при помощи сжатого газа, который создается в вакуумной установке.
Принцип работ пресса основан на изменении первичного объема заготовки или материала с целью придания ему более компактных размеров и формы. Это становится возможным благодаря уменьшению количества пустот между фракциями и при пластической деформации отдельных частиц. Исходя из того, какая плотность компакта задана, определяется и уровень давления в агрегате, температура и продолжительность выдержки. В итоге удается получить материал, который отличается повышенными технологическими показателями, например, плотностью. Такие заготовки не способны разрушаться или менять своих основных характеристик в процессе последующих этапов обработки с использованием различного оборудования.
Особенности технологии изостатического прессования
Преимущества технологии обработки
Среди плюсов этого типа прессования стоит выделить:
- Почти 100% уплотнение обрабатываемых заготовок. При этом потери изначального объема малы, что, как правило, наиболее важно при работе с дорогостоящими или радиоактивными материалами;
- Возможность получения изделий, которые отличаются максимально приближенной к конечной форме. Это позволяет минимизировать необходимость последующих обработок;
- При использовании технологии прессования этого типа удается изготавливать конструкции, которые отличаются сложной формой и наличием разных по размеру внутренних полостей;
- Технологический процесс отличается высокой гибкостью. Это означает, что после обработки заготовки одного типа, в прессе можно без проблем обработать изделие другого типа.
Существует несколько типов установок для изостатического прессования: холодный гидростат (CIP) или горячий газостат (HIP). В первом случае в процессе обработки не производится дополнительного нагрева. При использовании установок горячего типа материал подвергается более сильной обработке при использовании высоких температур и инертного газа. Такие агрегаты используются при необходимости добиться идеального варианта, например, при работе с керамикой.
Изостатические прессы холодного типа серии M
Как правило, с такой маркировкой выпускаются установки холодного типа, которые предназначаются для средних и больших производств. Такие системы работают по принципу холодного прессования, то есть в процессе барометрической обработки не задействуются сверхвысокие температуры. Это оптимальный вариант при необходимости работы с порошкообразными материалами. За счет такой обработки можно достигнуть максимального показателя твердости.
Агрегаты такого типа отличаются высокой производительностью, точностью позиционирования СВД по отношению к раме, что позволяет значительно продлить эксплуатационный срок оборудования. Как правило, в таких системах используются высокопроизводительные плунжеры. Есть автоматизированная система, позволяющая с особой точностью осуществлять контроль наличия рабочей жидкости и оповещать в случае присутствия в системе большого количества воздушных сред. Современные модели этого типа работают при максимальном давлении 350 МПа при мощности в 23,5 кВт. В качестве рабочей среды применяется масло и эмульсия.
Изостатические прессы холодного типа серии M
Системы этого типа позволяют программировать рабочее давление и время его выдержки. В качестве модуля управления применяется специальный логический контроллер программируемого типа. Все необходимые данные выводятся на сенсорный экран, при необходимости информацию можно перенести на USB карту (такая опция предусмотрена не во всех моделях). В качестве охлаждения используется водяная система. Дополнительно агрегаты этой серии оборудуются удобным грузоподъемным механизмом.
Прессы холодного типа серии U
Это оборудование, которое чаще всего используют для лабораторного или опытного применения в промышленности.
Главными особенностями установок этого типа являются:
- Отсутствие необходимости задействовать вспомогательные загрузочные устройства. Агрегат оснащен специальной корзиной для автоматического процесса загрузки и выгрузки;
- Такие прессы оснащены самыми современными мониторами, поэтому информация выводятся при помощи полноцветного графического интерфейса;
- Максимальное рабочее давление пресса может доходить до 400 МПа, что позволяет решать намного больше производственных задач;
- Наличие мощного программного обеспечения, при помощи которого удается задать необходимую кривую процесса прессования, а также осуществлять контроль точности проведения операций. При этом происходит фиксация данных на протяжении всего цикла. Впоследствии они сохраняются и могут быть пересмотрены для корректировки следующих процессов с целью их проведения с более высокой точностью;
- Компактность установки, благодаря чему малогабаритное оборудование можно установить практически в любом помещении.
Прессы холодного типа серии U
Изостатические прессы серии S
Эти установки холодного типа обычно используются при небольших объемах производства. Прессы отличаются компактностью, быстрый цикл обработки материалов (до 4 минут на весь процесс, включая загрузку и выгрузку). Рама и камера оборудования, в которой создается высокое давление, обвиты специальной преднапряженной проволокой, которая необходима для защиты.
Установки серии S также оснащены мощным программным обеспечением, контроллерами, сенсорными экранами. Скорость понижения и повышения давления могут выполняться поэтапно.
Изостатические прессы серии S
Горячие изостатические прессы
Изостатические прессы HIP используются, когда необходимо максимально равномерно использовать очень высокое давление, которое оказывает влияние на поверхность того или иного изделия. Это идеальный вариант обработки для изделий или пластика, керамики, литых элементов и многого другого. Часто изостатические прессы горячего принципа работы используют в автомобилестроении, а также в аэрокосмической промышленности.
Устройства HIP увеличивают плотность образца, удаляют все раковины и прочие дефекты, которые могли появиться, например, на этапе отливки. Также при помощи таких установок можно формировать необходимые изделия из металла, керамики, ценных порошков.
Горячие изостатические прессы
Как правило, эти модели производятся с рабочими камерами диаметром до 1500 мм. При этом в системе может создаваться давление до 3000 бар при температурном режиме до максимальных 2200 °C.Модель пресса горячего или холодного типа подбирается в зависимости от особенностей производства и обрабатываемого материала.