Стандартная система HIP работает в диапазоне давлений от 50 до 310 МПа, хотя для многих приложений обычно используется давление 100 МПа. Температуры обычно варьируются от 480°C для более мягких материалов, таких как алюминий, до 1400°C или выше для суперсплавов и керамики, а некоторые системы достигают 2000°C. Средой давления обычно является инертный газ, чаще всего аргон, для предотвращения химических реакций с материалом.

Рабочая зона, или «горячая зона», где обрабатывается материал, различается по размеру. Более мелкие исследовательские установки могут иметь диаметр 100–150 мм и высоту 200–300 мм, в то время как промышленные системы могут превышать 880 мм в диаметре и 2150 мм в высоту. Скорость нагрева часто составляет около 20–25 °C в минуту, а скорость охлаждения может достигать 40 °C в минуту в зависимости от конструкции печи (например, графитовые или молибденовые печи). Время цикла зависит от материала и желаемого результата, но обычно составляет от нескольких часов до целого дня, включая фазы нагрева, выдержки и охлаждения.

Системы управления обычно полностью автоматизированы, с точным мониторингом температуры (с помощью термопар, часто типа C для высоких температур) и давления. Размер образца ограничен размерами горячей зоны, а максимальный вес рабочей нагрузки может варьироваться от 600 кг в агрегатах среднего размера до нескольких тонн в крупных производственных прессах.

1. Аэрокосмическая промышленность:
HIP имеет решающее значение для производства высокопроизводительных деталей, таких как лопатки турбин, компоненты двигателей и структурные элементы из суперсплавов (например, инконель, титановые сплавы). Он устраняет внутренние пустоты в отливках или 3D-печатных деталях, повышая усталостную прочность и надежность в экстремальных условиях, таких как высокие температуры и напряжения.

2. Аддитивное производство (3D-печать):
Детали, изготовленные с помощью 3D-печати по металлу (например, селективной лазерной плавки), часто имеют остаточную пористость или слабую межслойную связь. HIP уплотняет эти компоненты — например, титановые имплантаты или алюминиевые кронштейны — делая их пригодными для использования в аэрокосмической, автомобильной или медицинской промышленности, достигая плотности, близкой к 100%.

3. Медицинские приборы:
Используется для изготовления имплантатов, таких как эндопротезы тазобедренного сустава, зубные протезы или спинальные аппараты, обычно из титана или кобальт-хромовых сплавов. HIP гарантирует отсутствие дефектов в этих деталях, улучшая биосовместимость и механическую прочность для долгосрочного использования в организме.

4. Автомобильная промышленность:
Высокопроизводительные детали двигателя, такие как поршни, шатуны или роторы турбокомпрессора, выигрывают от HIP. Он применяется к литым или кованым алюминиевым и стальным компонентам для повышения износостойкости и выдерживания нагрузок гоночных или мощных двигателей.

5. Энергетический сектор:
HIP укрепляет компоненты в нефтегазовой (например, клапаны, корпуса насосов) и ядерной промышленности (например, внутренние части реакторов). Такие материалы, как нержавеющая сталь или никелевые сплавы, обрабатываются для выдерживания коррозионных сред и условий высокого давления.

6. Изготовление оснастки и штампов:
HIP используется для консолидации порошковых металлов (например, быстрорежущей стали, карбида) в плотные, прочные режущие инструменты, формы или штампы. Это продлевает срок службы инструмента и повышает производительность при обработке или формовке.

7. Порошковая металлургия:
Краеугольный камень для производства деталей, близких к заданной форме, из металлических порошков (например, нержавеющей стали, титана или керамики). HIP уплотняет порошок в сплошные, однородные структуры, пропуская традиционные этапы литья или ковки — например, сложные шестерни или легкие кронштейны.

8. Керамика и композиты:
Помимо металлов, метод горячего изостатического прессования уплотняет современную керамику (например, оксид алюминия, диоксид циркония) для режущих инструментов или износостойких покрытий, а также используется в композитах с металлической матрицей для соединения разнородных материалов без образования трещин или расслоения.

Максимальная температура (°С): 1400/2000 °С
Максимальное давление (МПа): 100МПа/150МПа/200МПа
Размер загрузки (мм): Φ 350 * 700 мм

Давление:

• Диапазон: 50–310 МПа (7350–45 000 фунтов на квадратный дюйм)

• Обычное рабочее давление: 100–200 МПа (15 000–29 000 фунтов на кв. дюйм)

• Подается с использованием инертного газа высокой чистоты (обычно аргона, иногда азота)

Температура:

• Диапазон: от 400°C до 2000°C (от 752°F до 3632°F)

• Типичный максимум для металлов: 1200–1400°C (2192–2552°F)

• Нагревательные элементы: графит, молибден или вольфрам (материал определяет максимальную температуру)

• Точность: ±5°C или лучше с контролем термопары (например, тип C или тип R)

Рабочая зона (горячая зона):

• Диаметр: 100 мм (4 дюйма) для небольших устройств, до 1000 мм (39 дюймов) для крупных промышленных прессов

• Высота: от 200 мм (8 дюймов) до 2500 мм (98 дюймов)

• Объем: от 2 литров в лабораторных системах до более 1500 литров в производственных установках.

Конструкция печи:

• Материалы: графит (высокотемпературный, экономичный) или молибден (более чистый, долговечный)

• Скорость нагрева: 10–25°C/мин (зависит от системы)

• Скорость охлаждения: 20–40°C/мин (часто увеличивается за счет принудительной циркуляции газа)

Время цикла:

• Общая продолжительность: 4–24 часа (включая разогрев, выдержку и охлаждение)

• Время выдержки при давлении/температуре: 1–4 часа, в зависимости от материала и цели

Грузоподъемность:

• Вес: 50 кг (110 фунтов) для небольших устройств, до 5000 кг (11 000 фунтов) для больших систем

• Конфигурация: одно- или многокомпонентная загрузка, часто в корзинах или приспособлениях

Требования к питанию:

• Напряжение: 380–480 В, 3 фазы

• Потребляемая мощность: 50 кВт для небольших агрегатов, 500+ кВт для промышленных моделей.

Безопасность и контроль:

• Сосуд под давлением: сертифицированный по ASME или PED, с толщиной стенки до 200 мм (8 дюймов)

• Автоматизация: на базе ПЛК с мониторингом давления, температуры и расхода газа в режиме реального времени

• Функции безопасности: сброс избыточного давления, аварийный сброс давления, тепловые выключатели

Примеры конкретных приложений:

• Quintus QIH 232: диаметр 1000 мм. x высота 2150 мм, 207 МПа, 1400°C, нагрузка 2700 кг

• AIP6-30H (американские изостатические прессы): диаметр 150 мм, высота 300 мм, 207 МПа, 2000°C

• Лабораторный EPSI: диаметр 100 мм. х 200 мм, 150 МПа, 1200°С