HIP 기술
열간 등방성 프레스(HIP) 기술은 제품을 밀폐된 용기에 넣고 불활성 가스로 채운 후 매우 높은 온도(일반적으로 재료의 단조 온도에 근접)와 매우 높은 압력(일반적으로 100~140MPa)에서 제품을 소결 또는 치밀화하는 방식으로 작동합니다. 이를 통해 제품을 소결하거나 치밀화할 수 있습니다. 고온에서 금속 재료는 강도가 매우 낮고 가소성이 우수하며, 구멍 영역의 금속이 외부 가스 압력을 받아 소성 변형이 발생하고, 구멍 영역의 금속이 서로 접촉하고 야금 구조로 인해 구멍이 사라지기 때문에 고온 등방성 프레스 기술을 사용하면 결함을 제거하기 위해 치밀화를 달성할 수 있습니다.
HIP 기술이란?
열간 등방성 프레스 공정의 주요 매개 변수는 가열 온도, 가스 압력, 유지 시간 및 가스 매체입니다. 다른 재료 선택 온도, 압력, 유지 시간은 주로 재료 고상 변화 및 고온 강도, 가소성 선택 공정 매개 변수에 따라 매우 다릅니다. 예를 들어, TC4 티타늄 합금 열간 등방성 프레스 공정은 일반적으로 920°C, 110~120MPa의 단열 조건에서 1~2시간, 아르곤을 사용하는 불활성 가스입니다.
HIP 기술 프로세스 원칙
HIP 기술은 현재 초경합금 소결, 텅스텐, 알루미늄 및 티타늄과 같은 내화 금속 및 합금의 치밀화, 제품의 결함 수리(예: 3D 프린팅 금속 부품), 대형 및 형상 부품의 니어넷 성형, 복합 재료 및 특수 재료의 생산 및 가공에 널리 사용됩니다.3D 프린팅 금속 부품을 위한 열간 등방성 프레싱의 역할
열간 등방성 프레스는 내부 결함을 제거할 수 있습니다. 위에서 언급했듯이 3D 프린팅 분야에서 열간 등방성 프레스의 적용은 최종 부품 내부의 결함을 제거하기 위한 것입니다.
열간 등방성 프레스는 과도한 냉각 속도로 인해 형성된 과냉각 또는 불안정한 조직을 개선할 수 있습니다. 열간 등방성 프레스는 일반적으로 고온 어닐링 공정에 해당하는 매우 높은 온도에서 가열합니다. 열간 등방성 프레스는 빠른 냉각 속도로 인해 급속 성형 중에 형성된 마르텐사이트 및 기타 조직을 완전히 제거하여 조직을 고온 어닐링 형태로 변형시킵니다.
프로세스 특성
열간 등방성 프레스는 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 레이저 SLM 성형이든 전자빔 EBM 성형이든, 특히 SLM 기술이 적용된 소재의 경우 열간 등방성 프레스 후 소재의 강도가 감소하고 가소성이 증가하는 경향이 있습니다. 이러한 현상의 원인은 SLM 성형 공정의 냉각 속도가 더 빠르고 성형 부품에 마르텐사이트가 더 많이 형성되어 HIP 어닐링 후 분해되어 재료의 강도가 떨어지고 가소성이 상승하기 때문입니다. 동시에 재료의 경도도 HIP에 따라 변화하여 HIP 후 경도가 5-10% 떨어집니다. 전반적으로 열간 등방성 프레스는 소재의 인성과 피로 균열 확장에 대한 저항성을 향상시킵니다.
열간 등방성 압착 치료의 한계
열간 등방성 프레스는 모든 소재와 결함 제거에 적합하지 않으며, 열간 등방성 프레스 공정을 잘못 설정하면 매우 심각한 결과를 초래할 수 있으므로 열간 등방성 프레스를 사용할 때는 다음 사항에 유의해야 합니다.
(1) 개방형 결함(부품 내부에서 부품 표면 및 외부 가스 매체로 확장되는 결함)의 경우 열간 등방성 프레스는 결함 제거에 영향을 미치지 않습니다.
(2) 부품 내에 큰 결함(2mm 이상)이 있는 경우 그림 5와 같이 부품 표면에 크레이터가 형성되며 수리를 위해 용접이 필요합니다. 크레이터가 용접 수리가 불가능한 위치에 있으면 일부 얇은 벽 부품, 얇은 벽 부품 또는 블레이드와 같이 부품을 폐기할 수 있습니다.
(3) 균열 및 내포물 결함 제거에는 영향을 미치지 않습니다.
(4) 열간 등방성 프레스는 부품 표면의 산화를 유발하여 얇은 산화막을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 마감 작업 사이에 산화막이 형성될 수 있습니다.
(5) 열간 등방성 프레스는 부품의 심각한 왜곡을 유발할 수 있으므로 항상 왜곡을 방지하기 위한 조치를 고려해야 합니다.
(6) 공정 온도와 압력을 잘못 설정하면 파트의 벽 두께가 얇아지고 심한 경우 파트의 입자 크기가 심하게 거칠어져 재료 특성이 나빠지고 파트가 스크랩될 수 있습니다.
(7) 합금 원소의 녹는점 차이가 큰 합금의 경우 녹는점이 낮은 화학 원소가 소손될 수 있습니다.
(8) 공융 합금에는 적합하지 않으며 액화 균열을 형성하기 쉽습니다.