熱等靜壓工藝
關注創建者：化石 創建時間：2019-01-30
熱等靜壓工藝的視頻教程
marc熱等靜壓分析
本課程主要講的是如何通過marc來進行熱等靜壓仿真，著重講解了marc軟件的操作，可以給不熟悉marc軟件的使用者提供很大的幫助。 本課程相對冷等靜壓的課程的不同點是添加了熱力學的部分，可以很好的仿真熱等靜壓或者溫等靜壓的實驗過程。
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基于MSC.marc的粉末冷壓縮與熱等靜壓成形
基于MSC.marc的粉末等靜壓有限元模擬 粉末冶金是使用金屬粉末，或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為原料，經過壓制成形和燒結，制造各種類型產品的工藝過程。 粉末壓制工藝過程通常會采用MSC.Marc軟件進行分析，采用粉末體本構方程----Shima-Oyane屈服函數----分析粉末金屬流動規律和相對密度分布規律。
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熱等靜壓工藝的實例教程
本項目采用850℃～980℃溫度、施加壓力不小于120MPa、保持2h～4h成形后爐冷的熱等靜壓工藝，700℃～850℃保溫1h～4h，冷卻到100℃以下出爐空冷的熱處理工藝成形出尺寸和表面質量滿足加工要求、室溫拉伸性能接近鍛件水平的粉末制件，實現了鈦合金復雜結構件的整體近凈成形。
熱等靜壓工藝（HIP）是一種以氮氣、氬氣等惰性氣體為傳壓介質，將制品放置到密閉的容器中，在一定的溫度和壓力的共同作用下，向制品施加各向同等的壓力，對制品進行壓制燒結處理的技術。HIP成形技術是在冷等靜壓和熱壓技術基礎上發展起來的綜合工藝，HIP最早開始用于難成形材料的制坯和擴散連接。但隨著HIP設備和計算機技術的發展，HIP在近凈成形難加工材料復雜零件方面的技術優勢和經濟優勢逐漸顯現了出來，成為當今世界工業發達國家研究的熱點。
HIP近凈成形技術結合了粉末HIP技術制備高性能組織和模具（包套與型芯）控形技術，在一次熱等靜壓過程中同時實現材料致密和構件成形的工藝過程，是典型的“材料-工藝一體化技術”。其主要涉及粉末制備、包套與型芯設計與制造、熱等靜壓工藝、包套與型芯的去除等。其中，包套為成形粉末提供真空環境，并傳遞溫度、壓力致密粉末，型芯約束最終零件的結構。熱等靜壓后，包套和型芯一般需要去除，結構簡單的包套和型芯采用傳統的機械加工方法即可去除，結構復雜部位一般采用選擇性腐蝕的方法去除。去除包套和型芯后，即可獲得高致密、力學性能與鍛件相當、尺寸精度高的金屬零件，整個過程幾乎不產生任何廢料。
熱等靜壓技術早期主要用于核燃料的制備，20世紀80年代美國空軍材料實驗室將該工藝擴展到了制造鎳基高溫合金和鈦合金的預成形坯。國內導彈研究院的李海泓分析了鈦合金粉末冶金技術的優點，并采用鈦合金粉末冶金技術成形出性能優越的空空導彈伺服機構殼體。
展開 FGH97(FGH4097)合金為鎳基γ'相沉淀強化型粉末冶金高溫合金，基體為γ 相，是我國研制的新型粉末高溫合金，該合金在650 ～750℃溫度區間具有優異的綜合力學性能，廣泛應用于先進航空發動機的渦輪盤、篦齒盤等關鍵熱端部件的制造。
熱等靜壓(HIP-Hot Isostatic Pressing)工藝是一種以氮氣、氬氣等惰性氣體為傳壓介質，一定的溫度和壓力共同作用于密閉容器中的制品，對制品進行壓制燒結處理的技術。HIP 成形技術，是在冷等靜壓和熱壓技術基礎上發展起來的綜合工藝，最早開始用于難成形材料的制坯和擴散連接。但隨著HIP 設備和計算機技術的發展，HIP 在近凈成形難加工材料復雜零件方面的技術優勢和經濟優勢逐漸顯現了出來，成為當今世界工業發達國家研究的熱點。熱等靜壓技術早期主要用于核燃料的制備。國內導彈研究院的海泓分析了鈦合金粉末冶金技術的優點，并采用鈦合金粉末冶金技術成形出性能優越的空對空導彈伺服機構殼體。
本文研究的高壓渦輪盤是Ⅰ類轉動件(圖1)，材料為FGH97 合金，單級結構，高壓渦輪盤圓周上有90 個樅樹型榫槽，用于裝配高壓渦輪工作葉片，并通過鎖板固定，榫槽底部加工φ6.7mm 的斜孔，用于給高壓渦輪工作葉片提供冷氣。本文旨在采用熱等靜壓工藝，成形出尺寸和表面質量滿足加工要求、組織性能滿足盤件技術要求的粉末制件，實現FGH97合金盤件的研制。
圖1 高壓渦輪盤零件圖
高壓渦輪盤熱等靜壓成形工藝
高壓渦輪盤主要制備工藝流程為：真空感應冶煉母合金棒料→等離子旋轉電極法(PREP)制備粉末→粉末處理→粉末裝套→熱等靜壓成形(HIP)→機加工(去包套皮)→熱處理(固溶+時效)→理化檢驗(切除試樣環)。
展開 模型
simufact.additve用于3D金屬增材仿真分析，建模過程比較簡單，首先新建一個工藝，定義工藝中的一些步驟，比如，3D打印（建模）、簡單分割，移除支撐，熱等靜壓（HIP)，熱處理等，然后添加組件，simufact.additive支持自動生成支撐，也支持從cad軟件導入支撐模型，然后設置機械參數，比如層厚，激光束的能量，速度，束的寬度等，分割厚度，分割方向，移除支撐順序等，然后設置分析參數，對工件劃分體網格和表面網格，最后提交計算，后處理分析。主要對殘余應力和變形進行分析。模型采用316不銹鋼材料。該模型主要分三個階段：3D打印（建模）過程，簡單分割，移除支撐。
模型視圖，圖中支撐為自動生成。
網格模型顯示：
結果分析：后處理方式參考simufact.forming和simufact.welding，可以測量任意位置的結果，剖切等。
應力結果：為了消除一部分殘余應力可以增添熱處理工藝，或熱等靜壓工藝。
變形結果：
從該工藝分割方向看：從左到右，注意觀察變形結果變化：當分割左邊時，工件左側出現較大變形，
當分割到右邊時，右邊變形增大了，但是其值遠小于剛分割左邊時的變形，即分割右邊時，其產生的部分變形與左側變形中和了一部分，分割方向對變形是有一定影響的。
移除支撐后，工件也會發生一定的變形，應力也有所變化。
希望大家多多交流3D金屬增材制造（3D打印）共同學習。有問題也可以直接在技術鄰搜索我的ID:qcwhwang
展開 兩相區加熱溫度為(Tβ-40)℃，最短保溫時間按0.7min/mm×有效厚度計算，最長保溫時間按小于1.2min/mm×有效厚度計算，趁熱回爐保溫時間減半。終鍛溫度大于850℃，鍛后置于料架上風冷或趁熱回爐，β 相區鍛造前1 火采用水冷工藝，為了保證冷卻效果，水箱的容積必須足夠。
β 相區加熱溫度(Tβ+20)℃，保溫時間按實際有效厚度×0.4min/mm 計算，坯料最長保溫時間小于0.7min/mm。β 相區鍛造時不能在高溫(Tβ+20)℃爐中趁熱回爐，但可以回(Tβ-40)℃爐中保溫后，進行后續工序鍛造或置于料架上分散風冷。
β 相區鍛造時變形量控制：鐓粗壓下時間間隔為10 ～15s，當鍛造坯料尺寸大于300mm 時，單次壓下量為小于30mm；當鍛造坯料大于200mm 小于300mm 時，單次壓下量小于25mm；當鍛造坯料小于200mm 時，單次壓下量小于20mm。
⑵鍛造工藝B 的變形工步。鍛造工藝B 變形工步見表4。
表4 鍛造工藝B 變形工步
鍛造工藝C
⑴鍛造工藝C 的技術參數。
鍛造工藝C 采用兩相區改鍛，兩相區成形工藝。每火次變形量小于30%，但應避免落入臨界變形區。溫度達到設定溫度裝箱式電阻爐，爐溫均勻性±10℃。加熱溫度為(Tβ-40)℃，最短保溫時間按0.7min/mm×有效厚度計算，最長保溫時間按小于1.2min/mm×有效厚度計算，趁熱回爐且保溫時間減半。終鍛溫度大于850℃，鍛后置于料架上風冷或趁熱回爐。
⑵鍛造工藝C 的變形工步。
鍛造工藝C 變形工步見表5。
表5 鍛造工藝C 變形工步
TC4-DT 鍛件熱處理工藝研究
本文研究了在普通退火工藝下對材料微觀組織的影響，制定的熱處理工藝為普通退火750℃×120min/空冷。
展開 （2）先焊后脹對于先焊后脹工藝，首要的問題是控制管子與管板孔的精度及其配合。當管子與管板管孔的間隙小到一定值后，脹接過程將不至于損傷焊接接頭的質量。但是焊口承受剪切力的能力相對較差，所以強度焊時，若控制達不到要求，可能造成過脹失效或脹接對焊接接頭的損傷。
在制造過程中，換熱管的外徑與管板管孔之間存在著較大的間隙，且每根換熱管的外徑與管板管孔間隙沿軸向是不均勻的。當焊接完成后脹接時，管子中心線必須與管板管孔中心線相重合，才能保證接頭質量，若間隙較大，由于管子的剛性較大，過大的脹接變形將對焊接接頭產生損傷，甚至造成焊口脫焊。
4.膠接加脹接
采用膠接和脹接的工藝有助于解決換熱器中換熱管與管板連接處經常出現的泄漏和滲漏的問題，重要的是根據被膠接件的工作條件正確選擇膠接劑。在工藝實施過程中要結合換熱器的結構、尺寸選擇好工藝參數，主要包括固化壓力、固化溫度、脹緊力等，并在生產過程中嚴格進行控制。此工藝簡單、易行、可靠，在企業的實際使用中已得到了認可，具有推廣價值。
三、結語
（1）在管殼式換熱器換熱管與管板的連接方法中，單獨采用常規的焊接或脹接都難以保證連接強度和對密封性的要求。
（2）采用脹接加焊接的方法有利于保證換熱管與管板間的連接強度和密封性，提高換熱器的使用壽命。
（3）采用膠接加脹接的方法有助于解決換熱管與管板連接時出現的泄漏和滲漏問題，工藝簡單易行可靠。
（4）內孔焊接技術作為一種全熔透的焊接方法，抗間隙腐蝕和抗應力腐蝕的能力、抗振動疲勞強度、焊接接頭的力學性能都很好；焊縫內部質量可得到控制，提高了焊縫的可靠性，首先更適宜在高端產品中推廣應用。
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來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
聚合物基材料由于其優異的靈活性，重量輕，優良的可加工性和低成本的特點，在大功率微電子器件的熱管理方面引起了廣泛的關注。但是，大多數聚合物具有相對較低的導熱系數，范圍為0.1至0.5 W/mk。提高聚合物導熱性的一種簡單而有效的方法是將高導熱填料(如金屬、陶瓷
摘 要：針對某品牌汽車B柱內板的成形工藝問題，研究了零件22MnB5高強度鋼的熱沖壓成形參數對成形質量的影響，以最大減薄率、最大增厚率和最大回彈量為評價目標，通過正交實驗和極差分析，獲得零件熱沖壓成形的最優工藝參數，并完成最優工藝參數的成形仿真和回彈分析，仿真結果表明零件的厚度分布均勻，零件最大減薄率為10.1%,最大增厚率為7.1%,零件的回彈量小，最大回彈量為0.714 mm,該零件成形質量符合設計要求
摘要
目前，在車身熱沖壓成型領域，三維五軸激光切割機床的技術應用已經相當成熟。隨著熱沖壓成型技術的日趨成熟，以及汽車制造商對熱沖壓零件供應商壓低報價
精彩直播預告
金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應用于各行各業。在以往，成形工藝的制定、創新，以及模具的設計都需要依靠大量的工程試錯進行迭代，從而優化工藝參數
文／蘭寶山·貴州航宇科技發展股份有限公司
TC4-DT 鈦合金是我國自行研制的一種典型的中高強損傷容限鈦合金。本文主要對TC4-DT 鈦合金鍛造工藝、熱處理工藝、微觀組織和力學性能之間的關系進行了研究，利用光學金相組織觀察、力學性能測試等研究手段，總結出不同鍛造工藝和熱處理工藝對該合金的組織和性能的影響規律
隨著科技的發展，航空航天、汽車等行業的工業生產要求不斷提升，燃氣輪機
與采用單一高溫合金鑄造的整體渦輪相比，采用熱等靜壓(HIP)工藝將粉末高溫合金(盤件部位)和鑄造合金(葉片部位)連接起來制備的雙合金整體葉盤可實現盤件材料與葉片材料的最佳組合。雙合金整體渦輪可顯著降低盤件重量，提高渦輪使用溫度，提升渦輪整體性能，延長渦輪使用壽命[37]。
車身輕量化一直是各整車廠需落實的重要課題。在同等重量下，高強度鋼能很大程度上提升車身強度，改善碰撞安全性能。但是高強度鋼成形困難、回彈嚴重，導致工裝制造、調試難度非常高。熱成型鋼的出現完美解決了以上兩大難題
新的熱管理工藝可以使電動汽車電池的壽命延長一倍
一家以色列公司正在率先開發和使用電動汽車 (EV) 電池系統，該系統可以提高安全性并延長電池壽命。
獲悉，Carrar 公司開發了一種兩相電池熱管理解決方案，可最大限度地降低熱失控風險，從而
顯著
提高電池安全性。同時，通過優化電池的工作溫度范圍，該公司創新的熱管理技術可以幫助將電池的有效壽命延長一倍，從而減少電池廢棄物對環境的影響
0 1 什么是熱處理？ 熱處理是我通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，提高工件的使用性能。 0 1 什么時候需要熱處理？ 客戶下達訂單后，由鋸切車間根據客戶需求，切割尺寸大小的模具鋼，后至機加工進行一系列打磨或者機銑工作。 根據需求或粗加工成型模具返廠熱處理，根據不同材質需求，選擇不同工藝進行熱處理。 0 1 熱處理工藝分類 今天我們分享的熱處理工藝包含：淬火、回火、氮化、深冷、
