Trong kỹ thuật này, quá trình thiêu kết và ép nóng đẳng tĩnh đƣợc thực hiện trong cùng một thiết bị [5, 15]. Kỹ thuật này cũng chỉ đòi hỏi ép nóng đẳng tĩnh ở áp suất thấp hơn nhiều (từ 1-50 MPa hay từ 10 đến 500 atm) nên giảm rất nhiều chi phí vận hành.
Quá trình chế tạo HKC theo công nghệ này thƣờng đƣợc tiến hành qua 3 giai đoạn trong cùng 1 thiết bị:
- Thiêu kết sơ bộ: mẫu đƣợc gia nhiệt ở nhiệt độ khoảng vài trăm độ trong môi trƣờng chân không nhằm khử chất trợ ép và ứng suất dƣ trong mẫu.
- Thiêu kết chân không: mẫu đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ thiêu kết trong môi trƣờng chân không, Co lỏng điền đầy vào các lỗ rỗng dƣới tác dụng của lực mao dẫn.
34
- Ép nóng đẳng tĩnh: tại nhiệt độ thiêu kết, khi Co vẫn còn chảy lỏng, tiến hành đƣa khi có áp suất cao vào trong buồng lò. Dƣới tác dụng của áp lực ép đẳng tĩnh, Co có xu hƣớng dồn sâu hơn vào trong mẫu, đồng thời các lỗ rỗng dịch chuyển ra phía bề mặt mẫu, tăng mật độ trong mẫu.
Hình 2.13 là sơ đồ công nghệ điển hình của quá trình Sinter - HIP. Cần lƣu ý tại thời điểm bắt đầu đƣa áp suất đẳng tĩnh vào trong buồng lò, tùy thuộc vào áp suất đẳng tĩnh cần đạt và khả năng của hệ thống bơm nén mà áp suất đẳng tĩnh tăng nhanh hay chậm.
16Hình 2.13. Chu trình công nghệ kết khối HKC bằng kỹ thuật
ép nóng đẳng tĩnh bổ sung (Sinter – HIP) [52]
Hiện nay, một số Hãng sản xuất HKC lớn trên thế giới đã ứng dụng công nghệ này vào sản xuất công nghiệp, điển hình là hãng General Carbide (Mĩ) [58]. Qua thực tế sản xuất, hãng này đã đƣa ra một số kết luận về việc sử dụng công nghệ mới này thay thế công nghệ Post-HIP cũ:
- Áp lực ép đẳng tĩnh giảm 10 – 15 lần
- Tổng thời gian thiêu kết có ép nóng đẳng tĩnh giảm 4 – 6 lần - Lƣợng khí Ar dùng cho ép nóng đẳng tĩnh giảm đến 90%
35
Cho đến nay, gần 100% sản phẩm của hãng đều đƣợc sản xuất theo công nghệ này. Quá trình sản xuất đƣợc thực hiện trong các thiết bị đa năng, cho phép thực hiện nhiều công đoạn khác nhau của trong qui trình công nghệ. Hình 2.14 là thiết bị kết khối HKC theo kỹ thuật Sinter- HIP của hãng General Carbide (Mỹ).
17Hình 2.14. Lò thiêu kết HKC theo công nghệ Sinter –HIP [58]
Nhƣ vậy, có thể thấy rằng, một trong những ƣu điểm của công nghệ ép nóng đẳng tĩnh đối với sản xuất công nghiệp HKC là khả năng nâng cao cơ tính của HKC so với công nghệ thiêu kết truyền thống. Chính vì vậy, cho đến nay công nghệ này đang ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Từ các chi tiết tƣởng chừng rất nhỏ bé nhƣng đòi hỏi khả năng chịu mài mòn và giữ đƣợc hình dáng nhƣ bi dùng cho ngòi bút bi (hình 2.15a) cho đến các chi tiết HKC làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, chịu mài mòn và va đập mạnh nhƣ mũi khoan đá (hình 2.15b). Chính vì vậy, mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiêu kết + ép nóng đẳng tĩnh vào việc nâng cao cơ tính của HKC hệ WC – Co.
18Hình 2.15. Bi HKC dùng cho ngòi bút bi [7] (a) và mũi khoan đá sử dụng hạt cắt bằng HKC [38] (b)
36
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM