주형에서 극도의 압력을 받는 분말은 소재 특성에 따라 최대 95% 밀도의 고체로 압축됩니다.
주형에서 극도의 압력을 받는 분말은 소재 특성에 따라 최대 95% 밀도의 고체로 압축됩니다.
CIP(Cold Isostatic Pressing)는 대상 제품 또는 인캡슐된 분말을 주변 온도 조건에서 최대 600 MPa (87,022psi)까지 등방압을 가압합니다. 일반적으로 물, 에멀젼 또는 오일을 압력 매체로 사용하며 경우에 따라서는 제품을 용기에 넣어 진행할 수도 있습니다.
HIP의 용해 단계를 통해 모든 종류의 소재를 열 처리할 수 있습니다. 경화성 합금에 대해서도 에이징 공법을 적용하여 기공 없는 미세 구조를 구현함으로써 강도를 높일 수 있습니다. 질화 규소와 같은 세라믹 재료도 이전보다 훨씬 빠른 냉각 속도의 혜택을 얻을 수 있습니다. 이 두 과정 모두 용기 내부의 압력에 의해 도움을 받습니다.
고온 상태에서는 High Pressure 대기가 등방압 방식으로 부품 표면에 적용되기 때문에 작용하는 기계적 힘은 균일합니다. 즉, 고형 부품은 HIP에서 형태를 바꾸지 않습니다. 가스는 내부 채널이 가스에 개방되어 있는 동안 동일한 방식으로 압력을 가합니다. HIP는 주조, MIM 및 AM 부품 모두에 사용 가능하며, 캔으로 처리된 분말은 고형 성분으로 형성될 수 있습니다(PM HIP 또는 PM NNS, Powder Metallurgy Near Net Shape).
HIP는 분말, 고형물, 그리고 두 유형의 조합에도 사용될 수 있습니다. 소재는 세라믹에서 금속, 보다 복합한 재료에 이르기까지 다양합니다. 경량 재료, 고속 강철, 공구강, 초합금은 모두 HIP를 사용하며, 고엔트로피 합금과 같은 신세대 재료도 HIP 공정을 사용하여 개발됩니다.
HIP는 적재물의 내부 결함을 제거함으로써 피로 수명, 연신율, 충격 인성과 같은 재료 속성을 개선합니다. 표면의 후속 연마를 통해 우수한 표면 거칠기 값을 나타내며 이러한 작업으로 인해 불필요한 다공성이 발견되지 않습니다. HIP는 이미 그러한 문제들을 바로 잡았습니다.
HIP(Hot Isostatic Pressing)는 압력 용기 내부의 가열로를 사용합니다. 일반적으로 고온, 고압 상태의 아르곤 가스가 재료를 강화하고 공극이나 미세 균열과 같은 내부 결함을 제거하는데 사용됩니다. HIP는 열처리에 사용되는 온도와 매우 유사한 온도를 사용하기 때문에 극한의 외부 압력으로 인해 결함의 기계적 변형과 함께 크리프 및 확산이 발생합니다.
HPHT는 HIP 용기 내부의 차가운 표면 위에 생성되는 HIP 압력 매개체의 대류를 이용합니다. Quintus 장비 설계를 통해 이러한 차가운 표면을 이용한 냉각이 가능하게 됩니다. 가스 유동은 특정 속도로 냉각을 조절할 수 있도록 관리 및 지정할 수 있습니다. Quintus URC® 및 URQ®는 이러한 과정을 가능하게 하는 핵심 기술입니다.
High Pressure Heat Treatment의 약자로서 Quintus에서 온도 조절 가열 및 HIP 처리가 함께 이루어지는 열 처리를 명칭하기 위해 사용하는 용어입니다. Quintus 장비의 온도 조절 냉각 기능을 통해 밀도화 단계 이후 바로 열 처리가 가능합니다.
Quintus는 다양한 접근 방식에 열려 있지만 파우치 셀 형식에 좀 더 중점을 둡니다. 생산 테스트 수준에서 리튬 금속 양극 또는 원지 리튬 금속 음극을 특징으로 하는 개념은 매우 흥미롭습니다. Quintus는 스웨덴과 미국의 애플리케이션 센터에서 황화물, 산화물 및 복합 재료를 사용하는 고체 전해질 시스템을 매일 테스트하고 있습니다.
Quintus는 HIP 사이클 동안 깨끗한 환경을 보장하기 위한 루틴을 개발하여 기존 방법에 비해 처리 과정 중의 산화 위험을 낮추었습니다. 이 새로운 기술은 HIP 내부의 청정 프로세스 혁신을 가져올 것입니다.
모노 블록과 와이어 와인딩이라는 두 가지 용기 기술이 있으며, 와이어 와인딩 기술 시스템은 실린더 부피를 2000L까지 확장할 수 있습니다.
URC®란 균일한 급속 냉각(Uniform Rapid Cooling)을 뜻하며 적재물의 균일한 냉각을 가능하게 하는 Quintus의 발명 기술입니다. 고온 및 High Pressure 가스가 열 싱크를 통해 대류하도록 처리하면 가스를 통한 관리 냉각이 가능합니다. URC®는 세라믹 소재뿐만 아니라 금속에도 사용되어 생산성을 높이고 부품을 열 처리할 수 있습니다.
URQ®란 균일한 급속 담금질(Uniform Rapid Quenching)을 뜻하며 가스 담금질과 유사한 냉각 속도로 적재물의 고속 냉각을 가능하게 하는 Quintus 발명 기술입니다. HIP의 냉각 가스는 매우 빠른 속도로 용해로의 뜨거운 가스와 교체되며 최소의 유도 스트레스 상태에서 균일한 방식으로 적재물을 효과적으로 담금질합니다.
WIP(Warm Isostatic Pressing)는 대상 제품 또는 인캡슐된 분말을 주변 온도 조건에서 최대 600 MPa (87,022psi)까지 등방압을 가압합니다. 일반적으로 물, 에멀젼 또는 오일을 압력 매체로 사용하며 경우에 따라서는 제품을 용기에 넣어 진행할 수도 있습니다.
주형에 담긴 분말에 High Pressure를 가하면 사용 소재에 따라 최대 95% 밀도를 가진 고체로 압축할 수 있습니다.
세계에서 가장 큰 프레스는 일본의 메탈 테크놀로지사가 소유 및 운영하고 있는 직경 2.05m, 높이 4.2m의 핫 존을 보유하고 있습니다. 보다 큰 기계에 대한 관심이 상당합니다.
Quintus가 전체 파우치 셀의 밀도화 단계를 제안하는 원지(또는 음극이 없는) 리튬 금속 음극 개념에 대한 셀 설계에 따라 달라질 수 있습니다. 적층 및 파우칭 단계 이후 Isostatic 프레스가 적합합니다.
Quintus와 상담을 통해 시설 내에 최적의 설치 공간을 마련하고 생산성을 보장할 수 있습니다. Quintus는 또한 레이아웃에 관한 상담을 지원하고, 공간을 최대한 활용할 수 있도록 기계 레이아웃을 배열합니다. 이 과정을 통해 토목, 운송, 설치에 대한 적절한 계획을 세울 수 있습니다. 귀사는 Quintus의 지원을 통해 운영을 시작하고 투자 수익률을 높일 수 있습니다.
Warm Isostatic 배터리 프레스의 생산 시리즈는 섭씨 150도(압력 매체는 물 또는 오일일 수 있음)의 온도에 도달하는 동안 최대 600MPa의 압력을 제공할 수 있습니다.
Quintus의 최신 HIP 장비는 최대 2000ºC(3632ºF) 및 200MPa(30,000psi)까지 지원합니다. 선택된 매개 변수는 재료별로 달라질 수 있으며, 종종 압력이 증가하면 재료 미세 구조를 보존하면서 낮은 온도를 사용할 수 있습니다. 물론 사용되는 HIP 사이클은 처리할 소재의 용해 온도를 초과해서는 안 됩니다.
초기 투자는 많은 것처럼 보일 수 있지만, 오늘날 배터리 제조에 사용되는 다른 기계에 비해 다소 낮은 비용입니다. Quintus가 세운 현실적인 비용 모델에 근거한 계산에 따라 KWh당 낮은 센트 영역에 Isostatic Pressing을 가합니다. 계산 모델은 다양한 매개 변수 적용이 가능하며, 높은 영향을 미치는 매개 변수는 파우치 치수와 용기 크기로서, 이는 고객의 선택에 맞게 조정될 수 있습니다.
금속, 소프트 마그네틱, 세라믹 분말이 대표적인 소재입니다. 경우에 따라 CIP가 적용된 소재를 추가적으로 Hot Isostatic Pressing 처리할 수 있습니다.
최대 1.6m 직경의 표준 범위에 속하는 장비는 보통 200MPa의 압력을 제공합니다. 핫 존의 직경이 클수록 엔드 클로저에 더 많은 힘이 들어갑니다. Quintus 와이어 와인딩 프레임 설계는 이러한 요구 사항을 해결할 수 있도록 제작되었으며, 필요 시 보다 큰 장비의 압력 비율에 대해 상담하실 수 있습니다.
배치 특성은 중요한 논의 대상입니다. Quintus Technologies 시뮬레이션은 전체 프로세스 중 Isostatic Ppressing을 구현하는 데 있어 로딩, 언로딩, 밀도화의 자동화가 문제가 되지 않음을 보여줍니다. 또한 적층/와인딩 속도로 인해 밀도화 이전의 프로세스 속도가 제한됩니다.
