냉간 등압 성형(CIP)은 분말을 압축하여 "녹색" 부품이라고 하는 단단하고 균질한 덩어리로 만드는 재료 가공 기술입니다. 일반적으로 세라믹, 금속 또는 흑연을 사용합니다. 분말을 유연한 탄성체 몰드에 밀봉하고 고압 액체 매체(일반적으로 물, 오일 또는 글리콜)에 담그면 시스템이 상온에서 모든 방향에서 재료를 균등하게 압축하기 위해 정수압을 활용합니다.
전통적인 다이 프레싱에 비해 CIP의 결정적인 장점은 파스칼의 원리에 기반한 전방향 압력 적용입니다. 힘이 부품의 모든 표면에 동일하게 가해지므로 결과로 나오는 압축물은 전체적으로 균일한 밀도를 가지며, 후속 소결 또는 소성 중에 균열 및 변형을 유발하는 내부 응력 구배를 거의 제거합니다.
공정의 역학
정수압의 원리
위에서 아래로 분말을 압축하는 단축 압축과 달리 CIP는 파스칼의 원리에 의존합니다. 이 원리는 밀폐된 유체에 가해진 압력이 모든 방향으로 감쇠 없이 전달된다는 것을 명시합니다.
몰드 및 매체
분말 재료는 종종 고무, 플라스틱 또는 탄성체로 만들어진 유연한 몰드 안에 놓입니다. 그런 다음 이 밀봉된 용기를 압력 용기 내부의 액체 매체에 담급니다.
상온에서의 압축
시스템은 일반적으로 상온 또는 약간 높은 온도(93°C 미만)에서 유체를 가압합니다. 이렇게 하면 유연한 몰드가 분말을 향해 압축되어 입자가 함께 결합되어 고체 형상을 형성합니다.
"녹색" 상태
출력은 "녹색" 부품입니다. 즉, 취급 및 가공에 충분한 강도를 가진 고체 블랭크입니다. 재료에 따라 이러한 부품은 일반적으로 이론 밀도의 60%에서 80%(특정 금속의 경우 더 높을 수 있음)를 달성하며, 최종 소결 또는 열간 등압 성형(HIP)에 이상적인 프리폼이 됩니다.
생산의 변형: 습식 대 건식
습식 백 등압 성형
이 변형에서는 채워진 몰드를 용기 외부에서 밀봉한 다음 압력 유체에 완전히 담급니다. 이 방법은 크고 복잡하거나 특이한 모양을 생산하는 데 이상적입니다. 그러나 배치 공정으로 사이클 시간이 느리며 일반적으로 5분에서 30분 정도 소요됩니다.
건식 백 등압 성형
여기서는 유연한 몰드가 압력 용기 내부에 직접 고정됩니다. 분말을 몰드에 붓고 가압한 다음 몰드가 용기를 벗어나지 않고 제거합니다. 이를 통해 자동화와 훨씬 빠른 사이클 시간(종종 1분 미만)이 가능해져 점화 플러그 절연체 또는 연삭 볼과 같은 단순한 모양의 대량 생산에 적합합니다.
절충점 이해
치수 정밀도
몰드가 유연하기 때문에 CIP는 단단한 다이 프레싱의 높은 치수 허용 오차를 보장할 수 없습니다. 결과 표면은 종종 고르지 않거나 "거칠게" 됩니다. 따라서 부품은 최종 순 형상을 달성하기 위해 일반적으로 후처리 가공이 필요합니다.
처리 속도 대 무결성
CIP는 우수한 내부 구조 무결성을 생성하지만 일반적으로 기계적 프레싱 방법보다 느립니다. 유체 역학 및 씰 관리의 사용은 제조 공정에 복잡성을 더합니다.
밀도 제한
CIP는 주로 사전 처리 단계입니다. 높은 *녹색* 밀도를 달성하지만 부품은 완전히 용융되거나 주조된 부품에 비해 다공성입니다. 최종 강도와 완전한 밀도를 달성하려면 소결(소성)을 거쳐야 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
- 재료 무결성이 주요 초점인 경우: CIP는 결함을 최소화하고 부품이 소성 중에 뒤틀리거나 균열 없이 균일하게 수축하도록 하는 데 우수합니다.
- 복잡한 형상이 주요 초점인 경우: 단단한 다이가 해제할 수 없는 복잡한 모양과 큰 종횡비를 수용하므로 습식 백 공정을 선택하십시오.
- 대량 생산이 주요 초점인 경우: 점화 플러그 절연체 또는 연삭 볼과 같은 단순한 부품의 빠른 사이클 시간을 달성하기 위해 건식 백 공정을 선택하십시오.
CIP는 원시 생산 속도 또는 "즉시 사용 가능한" 치수 정밀도보다 내부 균일성과 고품질 재료 구조가 더 중요한 경우 결정적인 제조 솔루션입니다.
요약 표:
| 측면 | 습식 백 CIP | 건식 백 CIP |
|---|---|---|
| 가장 적합 | 복잡한 모양, 대형 부품 | 대량, 단순한 모양 |
| 사이클 시간 | 5-30분(배치) | 1분 미만(자동) |
| 공정 | 몰드를 유체에 담금 | 몰드를 용기 내부에 고정 |
| 주요 장점 | 기하학적 유연성 | 생산 속도 |
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