Heißisostatische Pressen

Beim HIP kommt ein Ofen in einem Druckbehälter zum Einsatz. Unter extrem hohem Druck stehendes Gas (in der Regel Argon) wird bei erhöhten Temperaturen dazu genutzt, Materialien zu konsolidieren und interne Mängel wie Porosität und Mikrorisse zu beseitigen. Da die Temperaturen beim HIP sehr hoch sind (bis zu 2300 °C), bewirkt der extreme äußere Druck Kriechen und Diffusion sowie die mechanische Verformung des Werkstoffes bzw. zur Beseitigung von Defekten.

Da HIP mechanische Mängel in den Pressstücken beseitigt, werden Materialeigenschaften wie die Lebensdauer, Ausdehnung und Stoßfestigkeit verbessert. Anschließendes Schleifen oder Polieren der Oberflächen offenbart eine hervorragende Rauheit und es zeigt sich keine unerwünschte Porosität. Diese wurde bereit durch das HIP behoben.

Moderne HIP-Anlagen von Quintus bieten Betriebstemperaturen von bis zu 2.000 °C (3.632 °F) und Betriebsdrücke von 200 MPa (30.000 psi). Die zu wählenden Parameter sind vom Material abhängig, wobei ein höherer Druck häufig die Nutzung niedrigerer Temperaturen ermöglicht, wodurch die gewünschte Mikrostruktur der Materialien erhalten werden kann. Natürlich darf die Arbeitstemperatur während des HIP-Zyklus nicht die Schmelztemperatur des zu behandelnden Materials überschreiten.

HIP dient zur Konsolidierung von Pulvern, Feststoffen oder Kombinationen dieser. Geeignete Materialien reichen von Keramik über Metalle bis hin zu Verbundwerkstoffen. HIP wird bei leichten Materialien, Schnellarbeitsstählen, Werkzeugstählen und Superlegierungen eingesetzt und ebenso zur Entwicklung neuer Materialien wie Hochentropielegierungen genutzt.

Da die Hochdruckatmosphäre isotropisch auf die Oberfläche der Produkte in der Heißzone wirkt, wird eine gleichmäßige mechanische Kraft angewendet. Das bedeutet, dass HIP Festkörper nicht verformt. Das Gas übt immer den gleichen Druck auf die Kanäle im Inneren aus, solange diese zum Gas geöffnet sind. Guss-, MIM- und AM-Teile sind jeweils alle für HIP geeignet und gekapselte Pulver können in Festkörper umgeformt werden (PM HIP oder PM NNS (Powder Metallurgy Near Net Shape – endformnahe Pulvermetallurgie)).