Pour le pressage à chaud, une séquence contrôlée de pression et de température est utilisée. Souvent, la pression est appliquée après un certain chauffage, car l'application de la pression à des températures plus basses pourrait avoir des effets néfastes sur la pièce et l'outillage. Les températures de pressage à chaud sont inférieures de plusieurs centaines de degrés aux températures de frittage normales. Et une densification presque complète se produit rapidement. La vitesse du processus ainsi que la température plus basse requise limitent naturellement la quantité de croissance des grains.
Un procédé connexe, le frittage au plasma par étincelle (SPS), offre une alternative aux modes de chauffage résistifs et inductifs externes. Dans le SPS, un échantillon, généralement de la poudre ou une pièce verte précompactée, est chargé dans une matrice en graphite avec des poinçons en graphite dans une chambre à vide et un courant continu pulsé est appliqué à travers les poinçons, comme le montre la figure 5.35b, tandis que la pression est appliquée. Le courant provoque un échauffement Joule, ce qui augmente rapidement la température de l'échantillon. On pense également que le courant déclenche la formation d'un plasma ou d'une décharge d'étincelle dans l'espace poreux entre les particules, ce qui a pour effet de nettoyer les surfaces des particules et d'améliorer le frittage. La formation du plasma est difficile à vérifier expérimentalement et fait l'objet de débats. La méthode SPS s'est avérée très efficace pour la densification d'une grande variété de matériaux, y compris les métaux et les céramiques. La densification se produit à une température plus basse et s'achève plus rapidement que les autres méthodes, entraînant fréquemment des microstructures à grains fins.
Pressage isostatique à chaud (HIP). Le pressage isostatique à chaud est l'application simultanée de chaleur et de pression hydrostatique pour compacter et densifier un compact ou une pièce de poudre. Le processus est analogue au pressage isostatique à froid, mais avec une température élevée et un gaz transmettant la pression à la pièce. Les gaz inertes tels que l'argon sont courants. La poudre est densifiée dans un récipient ou bidon, qui agit comme une barrière déformable entre le gaz sous pression et la pièce. En variante, une pièce qui a été compactée et pré-frittée au point de fermeture des pores peut être HIPed dans un processus «sans conteneur». HIP est utilisé pour réaliser une densification complète dans la métallurgie des poudres. et le traitement de la céramique, ainsi que certaines applications dans la densification des pièces moulées. Le procédé est particulièrement important pour les matériaux difficiles à densifier, tels que les alliages réfractaires, les superalliages et les céramiques non oxydées.
La technologie des conteneurs et de l'encapsulation est essentielle au processus HIP. Des récipients simples, tels que des boîtes métalliques cylindriques, sont utilisés pour densifier des billettes de poudre d'alliage. Les formes complexes sont créées à l'aide de conteneurs qui reflètent les géométries finales de la pièce. Le matériau du récipient est choisi pour être étanche et déformable dans les conditions de pression et de température du procédé HIP. Les matériaux des conteneurs doivent également être non réactifs avec la poudre et faciles à enlever. Pour la métallurgie des poudres, les récipients fabriqués à partir de tôles d'acier sont courants. D'autres options incluent le verre et la céramique poreuse qui sont incorporés dans une boîte métallique secondaire. L'encapsulation en verre de poudres et de pièces préformées est courante dans les procédés céramiques HIP. Le remplissage et l'évacuation du conteneur est une étape importante qui nécessite généralement des fixations spéciales sur le conteneur lui-même. Certains processus d'évacuation ont lieu à température élevée.
Les composants clés d'un système pour HIP sont la cuve sous pression avec réchauffeurs, l'équipement de pressurisation et de manutention du gaz et l'électronique de commande. La figure 5.36 montre un exemple de schéma d'une configuration HIP. Il existe deux modes de fonctionnement de base pour un processus HIP. Dans le mode de chargement à chaud, le conteneur est préchauffé à l'extérieur du récipient sous pression, puis chargé, chauffé à la température requise et mis sous pression. Dans le mode de chargement à froid, le conteneur est placé dans le récipient sous pression à température ambiante; puis le cycle de chauffage et de mise sous pression commence. Une pression comprise entre 20 et 300 MPa et une température comprise entre 500 et 2000 ° C sont courantes.
Heure du Message: 17 nov.2020