En comparación con los hornos de sinterización ordinarios, ¿cuáles son las ventajas y desventajas de los hornos sinterizantes de presión caliente?

Hornos sinterizantes de presentación en caliente de vacío y hornos de sinterización convencionales (como hornos de sinterización de atmósfera de aire, hornos de cajas, etc.) tienen diferencias significativas en los principios de proceso, el rendimiento y los escenarios aplicables. Sus ventajas y desventajas se pueden comparar y analizar a partir de dimensiones como la capacidad del proceso, el rendimiento del material, la eficiencia de rentabilidad y el alcance de la aplicación.

I. Ventajas del horno de sinterización al vacío

En comparación con los hornos de sinterización ordinarios, la ventaja central de los hornos sinterizantes de presión en caliente se deriva de los efectos duales de 'entorno de vacío' y 'coordinación de presión ':

La densidad y el rendimiento del material se han mejorado significativamente

1. Hornos de sinterización ordinarios solo unen las partículas de polvo a través de altas temperaturas, lo que puede conducir fácilmente a la formación de poros debido a gases residuales, y su densidad suele ser relativamente baja (por ejemplo, la densidad de la cerámica a menudo es inferior al 90%). El horno de prensa caliente al vacío puede aumentar la densidad de los materiales a más del 95% (incluso cerca de la densidad teórica) a través de la densificación forzada por presión, mejorando significativamente las propiedades mecánicas (como la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste) y las características funcionales (como la conductividad eléctrica y la transmitancia de la luz).

Por ejemplo, la resistencia a la flexión de la cerámica de nitruro de silicio en un horno de sinterización común es de aproximadamente 600MPA, y puede alcanzar más de 1200MPa después del presionamiento de vacío.

2. Evite efectivamente la contaminación y la oxidación del material

1. Los hornos de sinterización ordinarios operan principalmente en una atmósfera de aire o gas inerte, lo que puede conducir fácilmente a la oxidación de materiales fácilmente oxidados (como el titanio, el niobio y la cerámica) a altas temperaturas (por ejemplo, los metales generan impurezas de óxido y la cerámica forman fases de vidrio). El ambiente de alto vacío (10⁻³ a 10⁻⁵ PA) puede aislar gases activos como el oxígeno y el nitrógeno, reducir la introducción de impurezas y es particularmente adecuado para la preparación de materiales de alta pureza (como cerámica de cristal único y metales refractarios).

3. Reduzca la temperatura y el tiempo de sinterización

1. Los hornos de sinterización convencionales deben promover la densificación al aumentar la temperatura (generalmente 10% a 30% más alta que la temperatura de sinterización teórica) o extender el tiempo, lo que puede conducir fácilmente a granos gruesos (afectando el rendimiento). En un horno de presentación en caliente de vacío, la presión puede promover la difusión de partículas y el flujo de plástico, reduciendo la temperatura de sinterización en 100 a 300 grados centígrados, acortando el tiempo en más del 50%e inhibiendo el crecimiento excesivo de grano (como en la preparación de nano-cerámicos).

4. El rango de materiales aplicables es más amplio

Los hornos de sinterización ordinarios son difíciles de manejar materiales propensos a la oxidación, la volatilización o deben aislarse de los gases (como compuestos intermetálicos y cerámica de tierras raras). El horno de prensa caliente al vacío puede manejar:

Metales refractarios (tungsteno, molibdeno, tantalio) y sus aleaciones;

2. Compuestos basados en metales activos (titanio, circonio);

3. Materiales que contienen componentes de bajo punto de fusión (para evitar la pérdida de volatilización de componentes).

2. Puede lograr procesos compuestos y de conexión

Los hornos de sinterización ordinarios solo pueden completar un solo tipo de sinterización. El horno de prensa caliente de vacío puede lograr simultáneamente la formación de presión en caliente, soldadura por difusión y compuesto de material diferente (como conexión metálica-cerámica y preparación de material compuesto de múltiples capas), ampliando la flexibilidad de la preparación del material.

II. Desventajas de los hornos de sinterización al vacío

1. El costo del equipo es alto y el mantenimiento es complejo

El horno de prensa caliente de vacío debe equiparse con un sistema de vacío (bomba de vacío, válvula), dispositivo de presión (mecanismo de presurización hidráulica/mecánica) y componentes precisos de control de temperatura. La inversión inicial es de 5 a 10 veces que la de un horno de sinterización común.

2. Los sellos de vacío (como las juntas tóricas) y los elementos de calefacción (grafito, molibdeno) son propensos al desgaste, y el costo de reemplazo es alto. Además, el sistema de vacío debe mantenerse regularmente, y la complejidad operativa es más alta que la de los hornos ordinarios.

2. Baja eficiencia de producción y producción de lotes limitados

1. Los hornos de sinterización ordinarios pueden cargar una gran cantidad de muestras a la vez (como estantes de múltiples capas en hornos de caja), y no hay necesidad de pasos complejos de bombeo y control de presión, con un corto tiempo de consumo por pieza.

2. Hornos de prensa caliente de vacío, debido a la necesidad de aspiradora y presurización paso a paso, tienen un ciclo largo de horno único (generalmente de 2 a 10 horas), y están restringidos por dispositivos de presurización (como el tamaño de la cabeza de prensa), con una pequeña capacidad de procesamiento. Son más adecuados para la producción o desarrollo y desarrollo de pequeños lotes, pero son difíciles de satisfacer las demandas de la industrialización a gran escala.

3. La forma y el tamaño de la muestra están restringidos

1. El horno de sinterización común no tiene requisitos especiales para la forma de la muestra (el bloque, el polvo y las partes estructurales complejas son aceptables).

2. Debido a la necesidad de aplicar presión en hornos de presión caliente de vacío, las muestras generalmente son de formas simples (como discos, barras y placas), y sus dimensiones están restringidas por la cámara del horno y la cabeza de prensa (las partes grandes y complejas son difíciles de procesar). Se puede requerir procesamiento secundario posteriormente.

4. Alto consumo de energía

Además del consumo de energía de calentamiento, el sistema de vacío (bomba de vacío) y el dispositivo de presión (bomba hidráulica) requieren un consumo de energía continua, y el consumo general de energía es de 30% a 50% más alto que el de un horno de sinterización común.

Iii. Resumen: Comparación de escenarios aplicables

Horno de sinterización de presentación de vacío dimensional, horno de sinterización ordinario

Ventajas del núcleo: alta densidad, baja contaminación, excelente rendimiento del material, bajo costo, alta eficiencia, operación simple y gran tamaño por lotes

Materiales aplicables: materiales fácilmente oxidados, cerámica de alto rendimiento, metales refractarios y otros materiales antioxidación (como cerámica común, algunos metales)

Aplicaciones típicas: piezas de alta gama (herramientas de corte de cerámica, componentes de aviación), piezas generales de I + D (cerámica arquitectónica, piezas de metalurgia de polvo comunes)

Alto aporte económico y alto costo, adecuado para productos de alto valor agregado; Bajo costo, adecuado para productos de mercado masivo y bajo valor agregado

En conclusión, el horno de sinterización de presión en caliente es una 'herramienta de precisión' para preparar materiales de alto rendimiento y alta pureza, pero está limitado por el costo y la eficiencia. El horno de sinterización común es un 'dispositivo eficiente' para la producción de materiales populares. Los dos se complementan entre sí y son respectivamente adecuados para diferentes escenarios de aplicación.