一种制件的热等静压系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种制件的热等静压系统及方法，系统中包括主容器、液态金属容器、增压器、加热系统和冷却系统；主容器内用于完成制件的热等静压，工作时，主容器内充满液态金属；液态金属容器内储存有液态金属，液态金属容器与主容器之间通过进液管路和出液管路连通；进液管路上设置有增压器和进液阀，出液管路上设置有抽液泵和出液阀；增压器用于将液态金属容器内的液态金属压入主容器内，且用于增加主容器内的压力；加热系统和冷却系统分别用于加热和冷却主容器。本发明专利技术提供的制件的热等静压系统及方法，使用液态金属作热压介质，可显著提高生产效率，且有利于降低设备的生产难度，且液态金属具有可视性，相比气体介质，无窒息危险，安全性高。

A hot isostatic pressing system and method for parts

【技术实现步骤摘要】
一种制件的热等静压系统及方法
本专利技术涉及材料加工
，具体涉及一种制件的热等静压系统及方法。
技术介绍
热等静压(HotIsostaticPressing，HIP)工艺是一种以气体或液体为温度和压力的传递介质，将制件放置于密闭的容器之中，在高温和高压的作用下，向制件施加各向同等的压力。制件经热等静压处理后其致密度、力学性能等都有显著提高，内部孔隙缺陷也会有明显下降。热等静压技术在材料烧结、粉末冶金、材料成形、铸件处理及扩散连接等领域得到了广泛的应用。目前常用的热等静压设备一般采用惰性气体或者氧气、氮气等气体作为热压介质，但是由于气体的导热性较差，设备中产生的热量无法高效率的传递给工件，且完成制件的高温高压处理后，设备难以在短时间内冷却下来，不仅浪费能源，还延长了生产周期，降低生产效率。同时，由于气体分子较小，难以密封，因此对热等静压设备及制件包套的密封性要求较高，设备生产难度大。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种制件的热等静压系统，包括主容器、液态金属容器、增压器、加热系统和冷却系统；所述主容器内用于完成制件的热等静压，工作时，所述主容器内充满液态金属；所述液态金属容器内储存有液态金属，所述液态金属容器与所述主容器之间通过进液管路和出液管路连通；所述进液管路上设置有所述增压器和进液阀，所述出液管路上设置有抽液泵和出液阀；所述增压器用于将所述液态金属容器内的液态金属压入所述主容器内，且用于增加所述主容器内的压力；所述加热系统和冷却系统分别用于加热和冷却所述主容器。在一些实施例中，还包括真空泵，所述真空泵通过真空管路与所述主容器连通，且所述真空管路上设置有真空隔离阀和压力真空表；所述真空泵用于在所述主容器内填充液态金属前将主容器内抽至预设的真空度。在一些实施例中，还包括控制系统，主容器内设置有温度传感器和压力传感器，所述控制系统与温度传感器、压力传感器及各可控电子设备电连接；所述控制系统用于根据预设的温度、压力曲线，控制所述增压器、加热系统和冷却系统的工作，使得所述主容器内的温度、压力按照预设的温度、压力曲线变化。在一些实施例中，所述加热系统包括加热管，所述加热管设置于所述主容器的外壳内。在一些实施例中，所述冷却系统包括换热器和冷却塔，所述换热器通过换热管路分别与所述主容器和所述冷却塔连接。在一些实施例中，所述主容器包括上盖，所述上盖的底端设置有密封件。在一些实施例中，所述进液管路及出液管路上均设置有过滤器。本专利技术另一方面提供了一种制件的热等静压方法，采用上述的制件的热等静压系统，且包括如下步骤：S1，将制件直接或经包套处理后放置于所述主容器内，再密封所述主容器；S2，打开所述真空泵及所述真空隔离阀，将所述主容器内部抽至预设的真空度，再关闭所述真空隔离阀及所述真空泵；S3，打开所述进液阀及所述增压器，使所述液态金属容器内的液态金属进入所述主容器内，直至所述主容器内充满液态金属；S4，所述控制系统根据预设的温度、压力曲线，控制所述增压器、加热系统和冷却系统的工作，使得所述主容器内的温度、压力按照预设的温度、压力曲线变化，完成制件的热等静压；S5，开启所述出液阀，使所述主容器内的液态金属自行流入液态金属容器内；待液态金属容器压力与主容器压力持平后，开启抽液泵，将液态金属全部回收至所述液态金属容器内后，关闭所述出液阀，再取出所述主容器内的制件。在一些实施例中，根据预设的温度、压力曲线，步骤S4中具体包括升温升压阶段、保温保压阶段和降温降压阶段。在一些实施例中，所用的液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术提供的制件的热等静压系统及方法，使用液态金属作热压介质，因液态金属具有较高的导热性，设备升温和降温速度均大幅提高，可显著提高生产效率；此外，相比常规的氩气等惰性气体，液态金属更利于密封，对此对高压容器及制件包套的密封性要求较低，有利于降低设备的生产难度，液态金属也不易渗入制件内污染制件；液态金属具有可视性，相比气体介质，无窒息危险，安全性高。该热等静压系统可用于使粉末直接加热加压烧结成形的粉末冶金工艺，或者将成形后的铸件进行热致密化处理，或者用于同种或异种材料的扩散连接等。附图说明通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。图1为本专利技术提供的制件的热等静压系统的示意图。附图标记列表：1、液态金属容器；2、过滤器；3、增压器；4、抽液泵；5、出液阀；6、进液阀；7、加热系统；8、换热器；9、冷却塔；10、真空泵；11、压力真空表；12、真空隔离阀；13、液态金属；14、密封件；15、上盖；16、主容器；17、制件；18、控制系统。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。参照图1，为本专利技术提供的制件的热等静压系统，包括主容器16、液态金属容器1、增压器3、加热系统7和冷却系统；主容器16内用于完成制件17的热等静压，工作时，主容器16内充满液态金属13；液态金属容器1内储存有液态金属，液态金属容器与1主容器16之间通过进液管路和出液管路连通；进液管路上设置有增压器3和进液阀6，出液管路上设置有抽液泵4和出液阀5；增压器3用于将液态金属容器1内的液态金属压入主容器16内，且用于增加主容器16内的压力；加热系统7和冷却系统分别用于加热和冷却主容器16。本专利技术提供的制件的热等静压系统，使用液态金属作热压介质，因液态金属具有较高的导热性，设备升温和降温速度均大幅提高，可显著提高生产效率；此外，相比常规的氩气等惰性气体，液态金属更利于密封，对此对高压容器及制件包套的密封性要求较低，有利于降低设备的生产难度，液态金属也不易渗入制件内污染制件；液态金属具有可视性，相比气体介质，无窒息危险，安全性高。该热等静压系统可用于使粉末直接加热加压烧结成形的粉末冶金工艺，或者将成形后的铸件进行热致密化处理，或者用于同种或异种材料的扩散连接等。本专利技术中，液态金属指的是熔点较低，在常温或略高于常温的条件下呈液态的金属或金属化合物。其对材料腐蚀较弱，熔点和沸点之间温度差别很大，有固定的体积。液态金属具有极大的导热系数，为传统工质的数十倍，如氩气在常温常压下的热导率为0.01795W/(m·K)，而液态金属镓则为30W/(m·K)左右。流动的规律性与一般液体相似，压力损失小。具体地，所用的液态金属可采用镓、镓铟合金或镓铟锡合金，也可采用其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制件的热等静压系统，其特征在于，包括主容器(13)、液态金属容器(1)、增压器(3)、加热系统(7)和冷却系统；/n所述主容器(13)内用于完成制件(17)的热等静压，工作时，所述主容器(16)内充满液态金属(13)；/n所述液态金属容器(1)内储存有液态金属，所述液态金属容器与(1)所述主容器(16)之间通过进液管路和出液管路连通；/n所述进液管路上设置有所述增压器(3)和进液阀(6)，所述出液管路上设置有抽液泵(4)和出液阀(5)；/n所述增压器(3)用于将所述液态金属容器(1)内的液态金属压入所述主容器(16)内，且用于增加所述主容器(16)内的压力；/n所述加热系统(7)和冷却系统分别用于加热和冷却所述主容器(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种制件的热等静压系统，其特征在于，包括主容器(13)、液态金属容器(1)、增压器(3)、加热系统(7)和冷却系统；
所述主容器(13)内用于完成制件(17)的热等静压，工作时，所述主容器(16)内充满液态金属(13)；
所述液态金属容器(1)内储存有液态金属，所述液态金属容器与(1)所述主容器(16)之间通过进液管路和出液管路连通；
所述进液管路上设置有所述增压器(3)和进液阀(6)，所述出液管路上设置有抽液泵(4)和出液阀(5)；
所述增压器(3)用于将所述液态金属容器(1)内的液态金属压入所述主容器(16)内，且用于增加所述主容器(16)内的压力；
所述加热系统(7)和冷却系统分别用于加热和冷却所述主容器(16)。


2.根据权利要求1所述的制件的热等静压系统，其特征在于，还包括真空泵(10)，所述真空泵(10)通过真空管路与所述主容器(16)连通，且所述真空管路上设置有真空隔离阀(12)和压力真空表(11)；
所述真空泵(10)用于在所述主容器(16)内填充液态金属前将主容器(16)内抽至预设的真空度。


3.根据权利要求2所述的制件的热等静压系统，其特征在于，还包括控制系统(18)，主容器(16)内设置有温度传感器和压力传感器，所述控制系统(18)与温度传感器、压力传感器及各可控电子设备电连接；
所述控制系统(18)用于根据预设的温度、压力曲线，控制所述增压器(3)、加热系统(7)和冷却系统的工作，使得所述主容器(16)内的温度、压力按照预设的温度、压力曲线变化。


4.根据权利要求1所述的制件的热等静压系统，其特征在于，所述加热系统(7)包括加热管，所述加热管设置于所述主容器(16)的外壳内。


5.根据权利要求1所述的制件的热等静压系统，其特征在于，所述冷却系统包括换热器(8)和冷却塔(9)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：布国亮，肖夫兰，杨万朋，徐飞，杨群，
申请(专利权)人：西安嘉业航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61