Para el prensado en caliente, se utiliza una secuencia controlada de presión y temperatura. Con frecuencia, la presión se aplica después de que ha ocurrido algo de calentamiento porque la aplicación de presión a temperaturas más bajas podría tener efectos adversos en la pieza y la herramienta. Las temperaturas de prensado en caliente son varios cientos de grados más bajas que las temperaturas de sinterización normales. Y la densificación casi completa se produce rápidamente. La velocidad del proceso, así como la temperatura más baja requerida, naturalmente limitan la cantidad de crecimiento de grano.
Un método relacionado, la sinterización por plasma de chispa (SPS), proporciona una alternativa a los modos de calentamiento resistivo e inductivo externos. En SPS, una muestra, generalmente polvo o una pieza verde precompactada, se carga en una matriz de grafito con punzones de grafito en una cámara de vacío y se aplica una corriente continua pulsada a través de los punzones, como se muestra en la Figura 5.35b, mientras se aplica presión. La corriente provoca un calentamiento Joule, que eleva rápidamente la temperatura de la muestra. También se cree que la corriente desencadena la formación de una descarga de plasma o chispa en el espacio poroso entre las partículas, lo que tiene el efecto de limpiar las superficies de las partículas y mejorar la sinterización. La formación de plasma es difícil de verificar experimentalmente y es tema de debate. Se ha demostrado que el método SPS es muy eficaz para la densificación de una amplia variedad de materiales, incluidos metales y cerámicas. La densificación se produce a temperaturas más bajas y se completa más rápidamente que otros métodos, lo que a menudo da como resultado microestructuras de grano fino.
Prensado isostático en caliente (HIP). El prensado isostático en caliente es la aplicación simultánea de calor y presión hidrostática para compactar y densificar una pieza o un compacto de polvo. El proceso es análogo al prensado isostático en frío, pero con temperatura elevada y un gas que transmite la presión a la pieza. Los gases inertes como el argón son comunes. El polvo se densifica en un recipiente o lata, que actúa como barrera deformable entre el gas presurizado y la pieza. Alternativamente, una parte que ha sido compactada y presintetizada hasta el punto de cierre de los poros puede ser sometida a HIP en un proceso "sin contenedor". HIP se utiliza para lograr una densificación completa en pulvimetalurgia. y procesamiento cerámico, así como alguna aplicación en la densificación de piezas fundidas. El método es particularmente importante para materiales difíciles de densificar, como aleaciones refractarias, superaleaciones y cerámicas sin óxido.
La tecnología de contenedor y encapsulación es esencial para el proceso HIP. Los contenedores simples, como las latas de metal cilíndricas, se utilizan para densificar palanquillas de polvo de aleación. Las formas complejas se crean utilizando contenedores que reflejan las geometrías de la pieza final. El material del recipiente se elige para que sea estanco y deformable bajo las condiciones de presión y temperatura del proceso HIP. Los materiales del recipiente tampoco deben ser reactivos con el polvo y ser fáciles de quitar. Para la pulvimetalurgia, los contenedores fabricados con láminas de acero son comunes. Otras opciones incluyen vidrio y cerámica porosa que están incrustados en una lata de metal secundaria. La encapsulación de vidrio de polvos y piezas preformadas es común en los procesos de cerámica HIP. El llenado y la evacuación del contenedor es un paso importante que generalmente requiere accesorios especiales en el propio contenedor. Algunos procesos de evacuación tienen lugar a temperatura elevada.
Los componentes clave de un sistema para HIP son el recipiente a presión con calentadores, equipo de presurización y manipulación de gas y electrónica de control. La Figura 5.36 muestra un esquema de ejemplo de una configuración HIP. Hay dos modos básicos de operación para un proceso HIP. En el modo de carga en caliente, el contenedor se precalienta fuera del recipiente a presión y luego se carga, se calienta a la temperatura requerida y se presuriza. En el modo de carga en frío, el recipiente se coloca en el recipiente a presión a temperatura ambiente; luego comienza el ciclo de calentamiento y presurización. Son comunes presiones en el rango de 20–300 MPa y temperaturas en el rango de 500–2000 ° C.
Hora de publicación: Nov-17-2020