1000 bar ger metall nya egenskaper

Tänk dig att du pressar ihop en metallbit med 1000 bar vid 1200 °C och får en produkt som är helt fri från porer som annars kan påverka hållfastheten negativt. Vi har tittat närmare på HIP-tekniken, tekniken som även kan pressa färdiga produkter från metallpulver. En teknik med många fördelar men som inte passar alla produkter.

HIP eller Het isostatisk pressning är en metod som utvecklades på 50-talet men som väcker allt större intresse. Genom att pressa en metall med samma tryck från alla håll nås många fördelar. En sådan anläggning finns i den gamla bruksorten Surahammar, några mil nordväst om Västerås. Passande nog är adressen Stålvägen. Vi har talat med Daniel Gonzalez som är teknisk sälj- & affärsutvecklingschef hos Bodycote som driver anläggningen. Han får berätta mer om tekniken.

– Vi placerar produkten i en tät kammare som vi fyller med inert gas, i vårt fall argon så att det inte inträffar några kemiska reaktioner i materialet. Sedan höjer man temperaturen vilket gör att gasen expanderar och trycket ökar.

Daniel Gonzalez förklarar att HIP-tekniken ger en mer homogen produkt. Foto: Bodycote.

Trycken vi talar om kan vara runt 100 MPa vilket översatt i bar blir 1000 bars tryck. En bar motsvarar ungefär normalt lufttryck. Större delen av det som behandlas vid bolagets anläggning i Surahammar körs vid 100 MPa och 1200 °C. Det förekommer dock att både högre och lägre tryck samt temperatur används beroende på vilket syfte man vill uppnå med behandlingen.

Skillnaden mot att pressa mekaniskt är just att det blir samma tryck runt om hela metallbiten som ska pressas vilket minimerar deformation av metallen. Genom det höga trycket och temperaturen kan man få bort porer i materialet. Porer som annars skulle kunna påverka hållfastheten negativt. Det är också möjligt att pressa samman olika typer av material som annars kanske behövdes svetsas för att hålla ihop, svetsning som sedan kräver en kvalitetskontroll i form av till exempel röntgen. Det finns även andra fördelar.

– Du får en mer homogen produkt med samma egenskaper i hela volymen, förklarar Daniel Gonzalez.

Bodycote arbetar både med att pressa färdiga produkter som tillverkats på traditionellt sätt, till exempel metallgjutning och att tillverka produkter direkt genom att pressa metallpulver. Om man tillverkar en produkt från ett pulver är fördelarna också att produkten är väldigt ren jämfört med till exempel gjutning där det finns risk att föroreningar från sand och liknande följer med in i produkten. Dessutom är man friare när det gäller designen av produkter när man pressar direkt från pulver istället för att använda traditionella tillverkningsmetoder som gjutning eller smide.

Produkterna kan, enligt Daniel Gonzalez, även bli lättare än traditionellt tillverkade produkter bland annat på grund av mikrostrukturen är mer homogen och att man kan sammanfoga olika material utan behöva svetsa som kräver ytterligare material. På en produkt som man vet är mer hållfast behöver man inte heller lägga till extra metall för säkerhets skull utan produkterna kan göras tunnare från början.

Fler och fler ser potentialen i HIP-tekniken som kan ta bort porocitet eller användas för att pressa produkter av metallpulver. Foto av produkt tillverkad i HIP-processen. Foto: Bodycote.

Men varför använder då inte alla denna teknik, att minska porociteten och få rena produkter vill väl alla?

Alla produkter kanske inte behöver den högre hållfastheten. David Gonzalez förklarar att metoden används till exempel för produkter inom kärnkraftsindustrin eller olja- och gasbranschen, alltså områden där kraven är höga och en felaktig produkt kan få allvarliga konsekvenser. Metoden passar inte heller för produkter där stora serier behöver behandlas eller tillverkas. Det bör också vara lite mer exklusiva material för att det ska vara lönt att lägga på den extra kostnad som processen innebär. Till exempel ett låglegerat stål är billigare att producera eller behandla med andra metoder.

– Det passar bäst för metaller med högt legeringsinnehåll, till exempel nickelbas eller mer komplexa stål.

Anläggningen i Surahammar byggdes en gång i tiden av Asea men ägs numera av Bodycote. Den startade redan 1984. Även om tekniken förfinats genom åren är grunden den samma och vissa enheter från den tiden är fortfarande i drift.

Förutom metaller är det också möjligt att använda HIP-tekniken för att pressa keramiska material för att få bort inneslutna porer som kan orsaka problem eller öka densiteten på materialet. Detta är dock inget som görs i Surahammar.

Han har ett råd till den som har en produkt som man skulle vilja lägga i en HIP-kammare.

– Ta kontakt med en HIP-leverantör för då kan de komma med förslag på själva designen som gör att produkterna kan bli billigare eller bättre.

Anledningen till rådet är att de som designar ofta är vana vid att designa utifrån traditionella tillverkningsmetoder som gjutning eller smide och därför inte alltid vet fullt ut vad HIP kan ge för egenskaper till materialet eller vilka begränsningar som finns.

Förutom Bodycote finns även andra företag som arbetar med HIP-tekniken i Sverige och Europa. Antingen används tekniken internt för eget bruk eller för att ta emot kunders färdiga produkter eller tillverka nya produkter med metallpulver.

– Det investeras mer och mer i den här branschen för det finns en stor potential där ute, avslutar Daniel Gonzalez intervjun med oss.