Las pruebas exhaustivas revelan la impresionante capacidad de la prensa isostática en caliente (HIP)

Si ha seguido las noticias de la empresa en los últimos meses, probablemente habrá visto el anuncio de que hemos añadido una prensa isostática en caliente (HIP) en nuestro ampliado División Cleveland.
Está oficialmente listo para el servicio.
Pero antes de que el modelo QIH 122 de Quintus estuviera listo para procesar piezas para los clientes, completamos un estudio detallado de docenas de variables del proceso para ayudarnos a comprender plenamente de qué es capaz nuestro equipo HIP.
Esta investigación fue fundamental. En primer lugar, nuestros clientes pueden estar seguros de que sus piezas serán procesadas por un equipo que conoce a fondo este equipo de vanguardia. En segundo lugar, podemos comunicar a nuestros clientes en términos más prácticos las ventajas y desventajas del HIP. Por último, los datos que hemos recopilado nos ayudan a identificar nuevas oportunidades para los clientes en sectores en los que el HIP está teniendo un impacto importante, entre ellos:

• Fabricación aditiva/impresión 3D
• Médico y dental
• Aeroespacial y defensa
• Generación de energía y petróleo y gas

A continuación, se describen algunas de las pruebas que realizamos, por qué las hicimos y qué aprendimos. Pero si no estás familiarizado con lo que es el prensado isostático en caliente, leer esto primero.

Prueba de temperatura y presión totales

Hicimos esta prueba para comprobar que la unidad HIP podía cumplir las especificaciones prometidas por el fabricante. Fue una prueba sencilla: Subir el calor y la presión al máximo y ejecutar un ciclo de enfriamiento.
Para esta prueba, se han introducido barras de acero lisas en el interior del recipiente.
Esto es lo que hemos aprendido: Con los accesorios del horno que teníamos a mano, alcanzamos una temperatura máxima de 2.282 F (1250 C). Una vez que se integren los dispositivos actualizados, podremos procesar a 1360 C (2.480 F).
La presión máxima alcanzada fue de 30 ksi. Eso es 30.000 libras por pulgada cuadrada, o unas 2.000 veces la presión atmosférica normal a nivel del mar.
El objetivo durante la parte de la prueba de enfriamiento era verificar que el recipiente pudiera enfriarse a una velocidad de 360 F (200 C) por minuto. Este punto de referencia se cumplió. (Como se describe más adelante, observamos un mucho mayor tasa de enfriamiento bajo circunstancias específicas en una prueba diferente).

Prueba de uniformidad de la temperatura

Esta prueba midió el grado de cumplimiento de la temperatura del ciclo objetivo en diferentes lugares del recipiente HIP. La uniformidad es importante en muchas aplicaciones, pero es especialmente importante para cumplir los requisitos de la norma SAE Norma AMS2750 para equipos de procesamiento térmico aeroespacial.
Siempre ha sido difícil mantener una estrecha uniformidad en los equipos HIP. Si la ventana no es lo suficientemente estrecha, los componentes complejos que deben procesarse dentro de parámetros muy específicos corren el riesgo de fallar.
La prueba se componía de varios ciclos. Cada ciclo se desarrolló a una presión determinada mientras la temperatura aumentaba gradualmente. Las lecturas de temperatura se tomaron de sensores colocados en diferentes partes de la cámara en intervalos de 600 F (333 C).
Hicimos pruebas desde la presión más baja que creíamos que cualquier cliente especificaría -7 ksi- hasta la máxima de 30 ksi. Empezamos a 370 C (700 F) y subimos hasta 1250 C (2.282 F) en cada prueba.
En todas las condiciones que medimos, observamos variaciones no mayores de ±10 F. Esa es una lectura excepcional. Sabemos que los recipientes HIP de la competencia presentan variaciones de temperatura cercanas a los ±50 F.

Velocidad máxima de enfriamiento

En una prueba anterior, verificamos que el horno podía apagarse a 360 F (200 C) por minuto. Pero las especificaciones pueden desviarse bastante de ese punto de referencia.
¿Hasta dónde podíamos llegar? La velocidad más impresionante que observamos fue la asombrosa de 900 F (500 C) por minuto.
Hay que tener en cuenta que la única manera de alcanzar esa velocidad es si hay muy pocas piezas en el recipiente. Un recipiente lleno tiene demasiada masa térmica para enfriarse tan rápidamente.
Pero lo más importante es que si un cliente se dirige a nosotros con una especificación única que exige una tasa de enfriamiento casi tres veces superior a la referencia del fabricante, tenemos datos que demuestran que podemos hacerlo.

Pruebas continuas

Las pruebas descritas anteriormente garantizaron que nuestra unidad HIP y sus operadores estuvieran listos para procesar los pedidos de los clientes, pero hay más cosas que queremos saber. Estamos realizando las pruebas que se enumeran a continuación de forma continuada.
Comprobación de los termopares en piezas - Los termopares colocados en todo el recipiente del HIP nos dicen cuál es la temperatura en su interior. Pero queremos saber cuál es la temperatura en las propias piezas. Sabemos que, debido al entorno de alta presión, la conductividad térmica en un recipiente HIP es muy buena (eso significa que la temperatura en el entorno de argón presurizado es probablemente muy similar a la de las piezas). Queremos saber con certeza cuán buena es esa conductividad. ¿Por qué? Porque una de las ventajas de los equipos HIP es su capacidad para solución tratar piezas. Estas pruebas continuas nos han ayudado a determinar la amplia gama de piezas que pueden ser tratadas con soluciones además de ser HIP.
Limpieza del gas - Algunas aplicaciones requieren un tratamiento térmico en entornos ultralimpios. En el mejor de los casos, si hay contaminantes durante los tratamientos, las piezas (como el titanio o las superaleaciones con base de níquel) pueden decolorarse. En el peor de los casos, fallarán en servicio. Pero el argón utilizado para presurizar los recipientes HIP es caro. Para reducir los costes, pretendemos reciclar todo lo que podamos. Con la ayuda del cromatógrafo de gases que hemos instalado, podemos medir con mayor precisión cuándo es el momento de cambiar el gas viejo por el nuevo.

Qué significa para los clientes

A medida que más fabricantes conocen el HIP y sus ventajas, consultan cada vez más a los procesadores térmicos para saber si el proceso tiene sentido para las piezas que producen.
Las pruebas intensivas que hemos realizado nos permiten llevar esas conversaciones al siguiente nivel. No sólo podemos ayudar a los clientes a especificar tratamientos alternativos para sus piezas, sino que también podemos utilizar lo que sabemos sobre el funcionamiento del HIP para recomendar ajustes en los materiales y métodos de fabricación que pueden mejorar el rendimiento y reducir potencialmente los costes totales.
Si está intrigado por las posibilidades que ofrece HIP y quiere empezar a desarrollar un programa de tratamiento para sus piezas, Conectémonos.