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Se revela la tecnología de prensado en caliente: ¿cómo utilizar alta presión y alta temperatura para cambiar los materiales en polvo?
Con el avance de la tecnología, la pulvimetalurgia juega un papel cada vez más importante en la fabricación moderna, especialmente en la fabricación de materiales duros y quebradizos. Entre ellos, la tecnología de prensado en caliente, con sus condiciones únicas de alta presión y alta temperatura, cambia las propiedades de los materiales en polvo y realiza la transformación de polvo a material sólido. Este artículo explorará en profundidad los principios, procesos y aplicaciones de la tecnología de prensado en caliente y considerará su futura dirección de desarrollo.
El prensado en caliente es un proceso que combina alta presión y alta temperatura para cambiar las propiedades de los materiales en polvo.Principios básicos del prensado en caliente
La tecnología de prensado en caliente es un proceso de pulvimetalurgia que utiliza alta presión y baja tasa de deformación para formar polvo o compactos de polvo aplicando calor y presión simultáneamente para inducir procesos de sinterización y fluencia. Una de las principales aplicaciones de esta tecnología es la producción de herramientas de corte combinadas de compuestos de diamante y metal y cerámicas técnicas. El proceso de densificación del prensado en caliente se produce en los puntos de contacto de las partículas a través de la reorganización de las partículas y el flujo plástico, consiguiendo finalmente un aumento de la densidad del material.
Durante un proceso típico de prensado en caliente, las presiones pueden alcanzar los 50 MPa (7300 psi) y las temperaturas pueden elevarse hasta los 2400 °C (4350 °F).
Tecnología de calentamiento en el proceso de prensado en caliente
En la tecnología de prensado en caliente se utilizan habitualmente tres métodos de calentamiento diferentes: calentamiento por inducción, calentamiento por resistencia indirecta y tecnología de sinterización asistido por campo (FAST)/prensado en caliente directo.
Calentamiento por inducción
Durante el proceso de calentamiento por inducción, el molde genera calor en un campo electromagnético de alta frecuencia. Este proceso permite una presión y una potencia de inducción flexibles e independientes, adecuadas para una amplia gama de materiales en polvo. Sin embargo, las desventajas de este método incluyen la necesidad de un costoso generador de alta frecuencia y una buena alineación de la muestra y el molde para garantizar un calentamiento uniforme.
Calefacción por resistencia indirecta
A diferencia del calentamiento por inducción, el calentamiento por resistencia indirecta coloca el molde en una cámara de calentamiento que consta de elementos de calentamiento de grafito, y el calor se transfiere a la superficie del molde por convección. Aunque puede alcanzar altas temperaturas, el tiempo de calentamiento requerido es relativamente largo y no depende de la conductividad térmica del molde.
Tecnología de sinterización asistida en campo
La sinterización asistida por campo es una tecnología de sinterización más antigua que conduce principalmente el calor a través de corriente eléctrica en el molde. Este método permite un modelado eficiente del material incluso en ciclos de sinterización cortos y suprime el crecimiento de partículas.
La tecnología de prensado en caliente directo permite que el material alcance su densidad final a temperaturas y presiones de sinterización más bajas.
Aplicación de la tecnología de prensado en caliente
En los últimos años, la tecnología de prensado en caliente se ha utilizado cada vez más en proyectos clave como la fabricación de componentes cerámicos de alto rendimiento y polvos metálicos. Por ejemplo, la fabricación de materiales como el nitruro de boro, el diboro de titanio y el nitruro de silicio aprovecha al máximo la conductividad de los polvos metálicos para calentar rápidamente la pieza de trabajo. Esta tecnología es particularmente adecuada para aplicaciones que requieren altas tasas de calentamiento y proporciona una precisión de forma cercana a la neta extremadamente alta, eliminando a menudo los pasos de reelaboración mecánica para materiales difíciles de procesar.
El prensado directo en caliente también está aumentando en la industria de materiales de fricción, especialmente en la producción de pastillas de freno y embragues fundidos. A medida que estas tecnologías mejoren, serán posibles cada vez más aplicaciones de alto rendimiento, como sistemas de frenado en trenes de alta velocidad y motocicletas, e incluso en el uso de maquinaria agrícola y camiones pesados.
Los centros de investigación, como universidades e institutos, utilizan ciclos de sinterización cortos para acelerar el proceso de investigación, lo que conduce a muchas innovaciones.
Sin embargo, con el avance de la tecnología de los materiales y los cambios en los requisitos de fabricación, el futuro de la tecnología de prensado en caliente todavía está lleno de desafíos y oportunidades. Al explorar cómo esta tecnología puede combinarse con nuevos materiales y sus aplicaciones, ¿qué innovaciones y avances potenciales cree que surgirán?
