PM HIP -teknologia ja sen työvaiheet

Perinteisiin valmistustapoihin verrattuna PM HIP -teknologia tarjoaa merkittäviä etuja sovelluksissa, joissa tarvitaan paranneltuja materiaalin ominaisuuksia (lujuus, korroosionesto) ja materiaalin korkeaa sisäistä eheyttä. Teknologia kehitettiin alkujaan vaativimpia ilmailun ja sotilaallisia sovelluksia varten ja nykyään sitä käytetään laajasti useissa teollisuuksissa, mm. öljy- ja kaasusovelluksissa.

Tuotantoprosessi sulattamisesta valmiiseen tuotteeseen jakautuu kolmeen vaiheeseen. Inertillä kaasuatomisoinnilla tuotetaan pulveria. Se pakataan ohutlevystä valmistettuihin kapseleihin, jotka antavat tuotteelle halutun muodon. Kapselit saavuttavat täyden tiheyden korkeassa paineessa ja lämpötilassa kuuman isostaattisen puristuksen (Hot Isostatic Pressing, HIP) aikana.

1. Sulatus ja atomisointi

Induktiouunissa tehtävä sulatus käsittää induktiokuumennetun senkan, jossa voidaan lisätä muita seosaineita sulaan suojatussa atmosfäärissä. Senkka mahdollistaa myös sekoittamisen ja lämpötilan hallinnan koko sulatusprosessin ajan.

Kun sulanut aine poistetaan senkasta, se siirtyy suoraan atomisointikammioon. Sula teräs hajotetaan inertistä kaasusta muodostuvilla suihkuilla ja atomisoitu sula kiinteytyy pieniksi, pyöreiksi partikkeleiksi, jotka ovat hyvin puhtaita ja joiden happipitoisuus on erittäin matala. Niiden läpimitta on tyypillisesti alle 500 mikronia. Pulveri säilytetään inertissä kaasussa hermeettisesti suljetuissa astioissa.

2. Kapselointi

Jauhe pakataan teräskapseleihin, jotka tuotetaan levyistä muokkaamalla ja hitsaamalla. Kapseli on suunniteltu antamaan lopputuotteelle haluttu muoto. Yhdistelmätuotteita voidaan tuottaa suunnittelemalla kapselit niin, että niissä on erilliset osastot eri materiaaleille tai sisällyttämällä rakenteeseen kiinteästä materiaalista koostuvia osia.

3. Kuuma isostaattinen puristus

Kapselit asetetaan HIP-puristimeen (Hot Isostatic Pressing), jossa ne altistuvat korkealle paineelle ja lämpötilalle. Paineen, lämpötilan ja ajan HIP-parametrit määritellään niin, että materiaali saavuttaa täyden tiheyden ja vaadittavat ominaisuudet.

4. Jälkikäsittely

Materiaalista ja sovelluksesta riippuen tuotteet voidaan lämpökäsitellä, työstää ja altistaa erilaisille laadunvarmistustoimille, kuten ultraäänitarkastuksille, väriaineen tunkeumaväritarkastukselle, mekaanisten ominaisuuksien tarkastukselle jne. Kapseloinnissa käytetty hiiliteräsmateriaali on yhä tuotteessa HIP-tuotannon jälkeen. Se poistetaan koneistamalla tai syövyttämällä happokäsittelyllä.