熱等靜壓工藝的案例
TA15軸承座熱等靜壓工藝成形技術研究
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 合金高壓渦輪盤熱等靜壓成形技術研究
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 simufact.additive金屬增材制造（3D打印）成形
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 鍛造工藝和熱處理工藝對TC4-DT合金鍛件組織性能影響
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 
管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
（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。
本平臺轉載出于傳遞方便產業探討之目的，文章內容僅供參考。
展開 汽車熱燙印、模內轉印、空氣熱轉印工藝介紹
汽車熱燙印、模內轉印、空氣熱轉印工藝介紹
管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
（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。
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。
展開 汽車熱燙印、模內轉印、空氣熱轉印工藝介紹
汽車熱燙印、模內轉印、空氣熱轉印工藝介紹
熱處理工藝
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：1.適用于合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應狀態不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態進行退火 。
2.正火
操作方法：將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上30~50度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結構鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。
3.淬火
操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。
目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。
應用要點：1.一般用于含碳量大于百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內應力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學性能。
4.回火
操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。
目的：1.降低或消除淬火后的內應力，減少工件的變形和開裂；2.調整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學性能；3.穩定工件尺寸。
展開 不同的熱處理工藝有什么區別？
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、氧化等工藝。那么這些工藝都是什么意思呢？
金屬材料力學性能與熱處理工藝知識
鋼材疲勞強度經驗公式:
σ-1= (0.45～0.55)σb
或 σ-1= 0.27(σs+σb）
σ-1p= 0.23(σs+σb）
02
熱處理工藝
定義：將固態金屬或合金通過加熱、保溫和冷卻，使其內部組織結構發生變化，獲得所需要性能的工藝。
目的：一是改善材料工藝性能，確保后續加工順利進行，這種熱處理稱為預先熱處理；二是提高材料使用性能，延長零件使用壽命，這種熱處理稱為最終熱處理。
熱處理分類：
普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火）
表面熱處理 （表面淬火、化學熱處理）
其他熱處理（真空熱處理、形變熱處理等）
共析鋼在加熱時的組織轉變
珠光體向奧氏體轉變過程四步：
（1）奧氏體形核；
（2）奧氏體長大；
（3）剩余Fe3C溶解；
（4）奧氏體均勻化。
鋼在冷卻時的組織轉變
奧氏體的冷卻轉變：奧氏體在臨界點A1以上是穩定相，冷卻至A1以下就成了不穩定相，要發生組織轉變。
重要性：決定了鋼熱處理后的組織和性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時間相同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然不同。
展開 
DEFORM熱處理工藝 ￥2.99
此案例是一個齒輪的熱處理工序，包含淬火、滲碳、回火等過程。零件如圖1所示，考慮到零件的周期對稱特點，這里取半個齒進行分析，如圖2所示。 圖1 齒輪零件 圖2 半齒模型
5個階段熱處理方案如下：
（1）在550℃預熱半小時（1800s）；
（2）在850℃滲碳2h（7200s）；
（3）在100℃油淬火20min（1200s）；
（4）在280℃回火1h（3600s）；
（5）在空氣中冷卻1h（3600s）。
熱處理工藝的制定
第一節 熱處理工藝制定
熱處理工藝是指熱處理作業的全過程，包括熱處理規程的制定、工藝過程控制與質量保證、工藝管理、工藝工裝(設備)以及工藝試驗等，通常所說的熱處理工藝就是指工藝規程的制定。
熱處理工藝規程的編制是工藝工作中最主要、最基本的工作內容，確切地說工藝規程的編制屑于工程設計的范疇。制定正確、合理的熱處理工藝必須從企業實際出發，考慮企業從事熱處理工作的人員素質、管理水平、生產條件等，依據相關的技術標準和資料以及質量保證和檢驗能力，設計編制出完善、合理的熱處理工藝。
完善合理的熱處理工藝不但能優質高效地生產出合格的產品，而且能降低生產成本，提高企業的經濟效益。
一、熱處理工藝制定原則
熱處理工藝制定應遵循以下原則。
(1)工藝的先進性 先進的熱處理工藝是企業參與市場競爭的實力和財富，具備領先于其他企業的熱處理工藝技術，能以少的投入獲得最佳的熱處理質量。
(2)工藝的合理性 熱處理工藝制定應最大限度避免產生熱處理缺陷，實現工藝流程短，工人易掌握，操作簡單，產品質量穩定。
(3)工藝的可行性 根據企業的熱處理條件、人員結構素質、管理水平制定的熱處理工藝才能保證在生產中正常運行。
(4)工藝的經濟性 工藝應充分利用企業現有條件，力求流程簡單、操作方便，以最少的消耗獲取最佳的工藝效果。
(5)工藝的可檢查性 現代質量管理要求，熱處理屬特種工藝范疇，工藝過程的主要工藝參數必須具備追索性，對產品處理質量追索查找，因此工藝應具備可檢查性。
(6)工藝的安全性 工藝要有充分的安全可靠性，遵守安全規則，不成熟的工藝要經試驗驗證鑒定后方可編入。
(7)工藝的標準化 標準化工作是企業的基礎，標準化工作在熱處理中也是必不可少的，是工藝質量的保證。
各熱處理工藝制定原則的要素與內容見表8—1。
展開 鋼的熱處理工藝PPT
免責聲明：公眾號文章部分原創，部分系網絡轉載，版權歸原作者所有。如涉及版權，請聯系刪除！
模具鋼材的熱處理工藝
[整體熱處理]：對工件整體進行穿透加熱的熱處理。
[方法]：主要有退火、正火、淬火和回火等。
根據在一般零件的加工工藝路線中所處的位置和作用，熱處理可分為預備熱處理更長最后熱處理。一般零件的工藝路線為：毛坯（鑄造或鍛造）→退火或正火→機械（粗）加工→淬火+回火（或表面熱處理）→機械（精）加工。退火與正火常作為預備熱處理，其目的是為消除毛坯的組織缺陷，或為以后的加工作準備；淬火和回火工藝配合可強化鋼材，提高零件或工具的使用性能，可作為最終熱處理。
45鋼經不同熱處理后的性能
熱處理方法 力學性能率 σb(MPa) σs(MPa) δ(%) ψ(%) Ak(J)
退火（隨爐冷卻） 600~700 300~350 15~20 40~50 32~48
正火（空氣冷卻） 700~800 350~450 15~20 45~55 40~64
淬火（水冷）、低溫加回火 1500~1800 1350~1600 2~3 10~12 16~24
淬火（水冷）、高溫回火 850~900 650~750 12~14 60~66 96~112
一、退火
[退火]：是將工件加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。
[常用退火方法]：完全退火、球化退火、去應力退火等
[目的]：根據不同情況，退火的作為可歸納為降低硬度，改善鋼的成形和切削加工性能；均勻鋼的化學成分和組織；消除內應力等。
展開 