Источник: Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов — 2010 / ХХ всеукраинскую научную конференциию для аспирантов и студентов. Т. 1 — Донецьк: ДонНТУ — 2010. с. 116-118.

       При изготовлении изделий из порошковых материалов обычно применяют методы горячего прессования. Эта технология включает процессы прессования изделий из порошков тугоплавких материалов с применением комбинированного воздействия высоких температур, высоких давлений и вакуумирования. Продукция, полученная по этой технологии, используется в производстве оборудования, где требуются комплектующие изделия с высокой степенью стойкости и выносливости. Особенно перспективна замена этими материалами ранее применявшихся материалов, поскольку при этом удается существенно улучшить эксплуатационные характеристики.
      Технология горячего прессования позволяет получать не только изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, отличающиеся от традиционных более высокими свойствами (твердостью, жаропрочностью, тугоплавкостью, коррозионной стойкостью и др.). При массовом изготовлении подобных деталей для машиностроения исключается процесс последующей их механической обработки, обеспечивается высокое качество поверхности изделия, используется более чем 97% стартового сырья, реализуются многие последующие сборочные этапы ещё на стадии спекания. При этом способе в большинстве случаев коэффициент использования материала составляет около 100%.
      Такой технологический процесс также дает возможность получить тугоплавкие соединения, сплавы и материалы с повышенными физико-механическими свойствами для нужд различных отраслей промышленности, таких как аэрокосмическая, химическая, нефтеперерабатывающая, атомная энергетика, металлургия, машиностроение, транспорт, здравоохранение и др.
      Свойства горячепрессованных изделий значительно зависит от условий проведения процесса. Обычно такие изделия обладают более высоким пределом прочности, повышенной твердостью, лучшей электропроводностью и более точными размерами, чем изделия, полученные путем последовательного прессования порошка и спекания прессовки. Эти свойства тем выше, чем больше давление прессования. Горячепрессованные изделия отличаются мелкозернистой структурой и нередко по механическим свойствам не уступают аналогичным деталям из литых материалов.
      Однако, несмотря на большие достоинства, горячее прессование уступает раздельному процессу прессования и спекания по производительности и по энергетическим затратам из-за сложности оборудования. К недостаткам горячего прессования следует отнести и трудность автоматизации процесса.
      Все это в конечном счете ухудшает экологическую обстановку производства и сдерживает темпы реализации. Поэтому необходимо подробнее рассмотреть основные стадии процесса для выявления наиболее проблемных моментов.
      Наиболее распространено горячее прессование в пресс-формах. Для нагрева обычно используется электрический ток, хотя пресс-форма и порошок могут быть нагреты и иным способом. Материалом для изготовления пресс-форм служат жаропрочные сплавы и графит. Для предотвращения взаимодействия прессуемого материала с материалом пресс-формы внутреннюю её поверхность покрывают инертным составом (например, жидким стеклом, эмалью) или металлической фольгой.
      При горячем прессовании важную роль играет способ приложения и снятия нагрузки. Целесообразно сначала быстро нагреть порошок, а затем прикладывать давление. В этом случае улучшается условия удаления газов, адсорбированных порошком, что способствует его уплотнению. Снимать давление необходимо после полного остывания спрессованного изделия, что уменьшает потерю плотности из-за упругого последействия, но и увеличивает время цикла производства изделия и ухудшает условия.
      В промышленности для горячего прессования наиболее широкое распространение получили гидравлические прессы, оснащенные специальной вакуум-камерой, в которых расположено устройство для нагрева порошка. Давление прессования и температуру в них повышают попеременно до требуемой величины.
      Предварительно сформованные изделия из порошкового материала помещают слоями внутри пресс-формы и заполняют графитовым порошком, который выполняет функцию упруго-сжимаемой среды. В процессе прессования давление от пуансонов передается на изделия через графитовый порошок. Механизм уплотнения при горячем прессовании аналогичен наблюдаемому при спекании и включает образование механического контакта, рост плотности с одновременным увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном дополнительном уплотнении.
      Следует учитывать также, что при изготовлении тугоплавких соединений в процессе горячего прессования используются высокие температуры (до 2200 °C) и давления (до 68,9 МПа), что приводит к быстрому выходу из строя и разрушению дорогостоящих графитовых пресс-форм, как непосредственно в процессе прессования, так и при выемке изделий из пресс-форм.
       Обычно за один цикл прессования формируется не более 5-6 изделий. Сложность передачи давления в упруго сжимаемой среде не позволяет качественно пропрессовать большее количество образцов. Наличие сил трения между гранулами порошка приводит к появлению значительного перепада давления по высоте пресс-формы, что в свою очередь приводит к неравномерному распределению давления по поверхности изделия. Все это также сдерживало широкое внедрение технологии.
      В то же время даже поверхностный анализ напряженного состояния материала и изделий при их взаимодействии показывает, что относительно легко увеличить производительность установки за счет применения промежуточных прокладок, которые устанавливают в пресс-форме между слоями материала и образцов. Это позволит за счет перераспределения напряжений в пресс-форме обеспечить более равномерное наложение давления на изделие и изготавливать большее количество изделий за один цикл прессования, улучшив их характеристики. Еще больший эффект возможно получить при установке изделий под углом 45 градусов, применение закладных элементов повышенной прочности и пр.
      Повышение производительности установки приведет к уменьшению стоимости изделий, сделает их более доступными для широкого круга потребителей, что косвенно улучшит экологическую обстановку и на этапе использования.