전동열 등 정압기는 고온, 고압과 타성기체환경을 통해 재료를 치밀화하는 선진성형기술로서 항공우주, 증재제조, 분말야금 등 분야에 널리 응용되고있다.그 공정 결과는 여러 가지 요소의 종합적인 영향을 받아 다음과 같이 공정 매개 변수, 재료 특성, 설비 성능과 조작 환경 등 측면에서 체계적인 분석을 한다.

1. 공정 매개 변수의 영향

1. 온도 제어

- 가열속도: 온도가 너무 빨리 올라가면 재료 내부의 응력이 집중되어 균열이 생기거나 층이 생기기 쉽다.온도가 너무 느리면 주기를 연장하고 효율을 떨어뜨린다.

- 온도 균일성: 난로 내의 온도차가 너무 크면 재료 조직이 균일하지 않다. 예를 들어 금속기 복합재료의 증강 분포 불균형이다.

- 보온시간: 시간이 부족할 경우 충분히 확산되지 않아 공극을 제거하기 어렵습니다.너무 길면 결정 입자가 조화되어 역학적 성능을 떨어뜨릴 수 있다.

2. 압력 제어

- 가압 모드: 고정 압력 모드는 균일한 치밀화에 적용되며 그라데이션 가압은 얇은 벽 부품의 변형을 감소시킵니다.

- 압력 수준: 압력이 너무 낮으면 공극을 효과적으로 닫을 수 없고, 너무 높으면 금형을 누르거나 재료의 비정상적인 흐름을 초래할 수 있다.

- 승압 속도: 빠른 승압은 가스 체류 결함을 초래하기 쉽고, 느린 승압은 산화 위험을 도입 할 수 있습니다.

3. 보압 시간과 냉각 속도

- 보압 시간이 부족하면 잔여 구멍이 생기고 너무 길면 에너지 소비가 증가합니다.냉각 속도가 너무 빠르면 열 응력을 유발하고 너무 느리면 생산 효율을 떨어뜨릴 수 있다.

2. 재료 특성의 영향

1. 분말 원료 특성

- 입경 분포: 입경이 너무 크거나 너무 작으면 치밀화 행위에 영향을 줄 수 있다. 넓은 분포 가루는 아치형 다리 효과를 형성하기 쉬우므로 구멍이 남는다.

- 분말 형태: 구형 분말은 유동성이 좋지만 불규칙한 형태의 분말은 기계적 교합을 통해 강도를 높일 수 있다.

- 표면 산소 함유량: 고활성 분말은 산화하기 쉬우므로 분위기를 엄격히 조절하거나 패키지 기술을 사용해야 한다.

2. 기체 재료 성질

- 열팽창 계수: 몰드와 베이스 재료의 열팽창 계수 차이가 너무 크면 냉각 중에 분리되거나 갈라집니다.

- 변형 동작: 합금 응고 또는 세라믹 소결 같은 고온에서 재료의 변형은 치밀화 경로와 최종 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

3. 접착제와 윤활제

- 접착제 함량이 너무 높으면 입자의 재배열을 방해하고, 너무 낮으면 반제품의 강도가 부족해진다.윤활제 잔류는 불순물 결함을 형성할 수 있다.

3. 설비 성능의 영향

1. 가열 시스템

- 가열 방식: 감응 가열보다 저항 가열의 균일성이 우수하지만 후자는 국부적으로 빠르게 가열하기에 더 적합합니다.

- 온도 제어 정밀도: 온도 변동이 ± 5 ℃ 를 초과하면 티타늄 합금 베타 안정성과 같은 재료 조직 구조에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 압력 전달 시스템

- 가스 매체: 아르곤은 상용 매체이지만 고활성 재료는 질소 또는 진공 환경을 사용해야 합니다.

- 밀봉 성능: 누출은 산소 침투와 같은 압력 부족 또는 분위기 오염을 일으킬 수 있습니다.

3. 몰드 설계

- 재료 선택: 흑연 몰드는 열전도성이 좋지만 산화하기 쉽고, 금속 몰드는 강도가 높지만 열 일치성이 떨어진다.

- 구조 복잡도: 복잡한 캐비티의 구석이나 얇은 벽에서 압력 전달이 지연되어 밀도가 고르지 않습니다.

4. 운영 및 환경 요소

1. 재료 조립 방식

- 분말 충전 밀도가 고르지 않거나 몰드 용량을 초과하는 재료가 들어 있을 경우 부분적인 압착 차이가 발생합니다.

- 여러 겹으로 쌓인 가공소재는 접착이나 변형을 방지하기 위해 팽창 간격을 남겨야 합니다.

2. 분위기 컨트롤

- 산소 함량은 금속의 산화를 방지하기 위해 10ppm 미만이어야 하며, 이슬점 온도가 너무 높으면 수증기가 부식될 수 있다.

- 동적 분위기 순환은 휘발성 물질의 축적을 줄일 수 있지만 유속이 너무 빠르면 열을 가져갈 수 있습니다.

3. 후처리 공정

- 나중에 몰드 잔여물을 제때 정리하지 않으면 후속 로트의 순도에 영향을 줄 수 있습니다.

- 열처리나 기계가공을 잘못하면 2차 결함이 도입되어 열과 같은 정압의 장점을 상쇄할 수 있다.

5. 전형적인 결함과 조정 전략

1.공극 잔류: 온도-압력 결합 곡선 (예: 먼저 고온 연화 후 고압 치밀화) 을 최적화하거나 보압 시간을 연장하여 개선한다.

2. 균열 및 계층화: 냉각 속도 (예: 난로와 함께 냉각), 몰드 열 정합성 최적화 또는 중간 변환 레이어 추가.

3. 표면 산화: 진공 포장 기술 또는 코팅 산화 방지 코팅 (예: 몰리브덴 박).

4.크기 왜곡: 유한원 시뮬레이션을 통해 변형량을 예측하고 금형 설계를 조정하거나 반변형 보상을 가한다.