Prensado isostático en caliente (HIP)

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Tabla de contenido

Visión general

Prensado isostático en caliente (HIP) es un proceso de fabricación utilizado para reducir la porosidad de los metales y mejorar sus propiedades mecánicas y su trabajabilidad. Este proceso consiste en aplicar alta temperatura y alta presión uniformemente alrededor del metal, normalmente utilizando un gas inerte como el argón. El HIP se utiliza ampliamente en varias industrias, como la aeroespacial, la automovilística, la médica y la energética, debido a su capacidad para producir componentes con mayor fuerza, densidad y resistencia a la fatiga.

Tabla de polvos metálicos utilizados en el HIP

Polvo metálicoComposiciónPropiedadesCaracteristicas
Ti-6Al-4VAleación de titanio con 6% Al y 4% VAlta resistencia, ligereza, resistencia a la corrosión, excelente biocompatibilidadComúnmente utilizado en implantes aeroespaciales y médicos, conocido por su excelente relación resistencia-peso.
Inconel 718Aleación de níquel-cromoAlta resistencia, excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión a altas temperaturasAmpliamente utilizado en turbinas de gas, aeronáutica y reactores nucleares debido a sus propiedades superiores a altas temperaturas.
Acero inoxidable 17-4 PHAcero inoxidable martensítico endurecido por precipitaciónAlta resistencia, buena resistencia a la corrosión, fácil de mecanizarUtilizado en las industrias aeroespacial, química y petroquímica
AlSi10MgAleación de aluminio con 10% Si y 0,5% MgLigero, buena conductividad térmica, resistente a la corrosiónIdeal para aplicaciones de automoción y aeroespaciales que requieren componentes ligeros y resistentes
CoCrMoAleación de cobalto, cromo y molibdenoAlta resistencia al desgaste, buena biocompatibilidadComúnmente utilizado en implantes médicos y aplicaciones dentales
Acero para herramientas H13Acero al cromo-molibdeno para trabajos en calienteGran tenacidad, buena resistencia a la fatiga térmicaSe utiliza en aplicaciones de fundición a presión, extrusión y forja
Acero inoxidable 316LAcero inoxidable austeníticoExcelente resistencia a la corrosión, buena soldabilidadDe uso común en aplicaciones marinas, médicas y de procesamiento de alimentos.
Ti-5553Aleación de titanio con 5% Al, 5% V, 5% Mo, 3% CrAlta resistencia, buena resistencia a la fluencia, peso ligeroSe utiliza en aplicaciones aeroespaciales y de automoción de alto rendimiento
Acero martensítico envejecidoAcero al hierro-níquel de bajo contenido en carbonoMuy alta resistencia, buena tenacidad, fácil de mecanizarSe utiliza a menudo en herramientas, en la industria aeroespacial y en aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos.
MP35NAleación de níquel, cobalto, cromo y molibdenoExcelente solidez, resistencia a la corrosión y biocompatibilidadSe utiliza en aplicaciones médicas, aeroespaciales y submarinas en las que la solidez y la resistencia a la corrosión son fundamentales.
Prensado isostático en caliente
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Composición del prensado isostático en caliente (HIP)

La composición de los materiales utilizados en la HIP varía en función de la aplicación específica y las propiedades deseadas del producto final. Entre los polvos metálicos más utilizados en HIP se encuentran las aleaciones de titanio, las superaleaciones con base de níquel, los aceros inoxidables y los aceros para herramientas. Cada uno de estos materiales ofrece características únicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones industriales.

Propiedades y características de Prensado isostático en caliente (HIP)

El prensado isostático en caliente ofrece numerosas ventajas, como la mejora de las propiedades mecánicas, el aumento de la densidad y la reducción de la porosidad. Estas características se traducen en componentes de mayor solidez, resistencia a la fatiga y durabilidad general. A continuación se muestra una tabla detallada que resume las propiedades y características de los materiales HIP.

PropiedadDescripción
DensidadEl HIP reduce significativamente la porosidad, lo que da lugar a componentes de mayor densidad
FuerzaEl proceso mejora la resistencia mecánica del material
Resistencia a la fatigaMayor resistencia a la fatiga y a las cargas cíclicas
DurezaMayor tenacidad gracias a la aplicación uniforme de presión
Resistencia a la corrosiónCiertas aleaciones utilizadas en HIP presentan una excelente resistencia a la corrosión
BiocompatibilidadMateriales como el Ti-6Al-4V y el CoCrMo son biocompatibles, por lo que son adecuados para implantes médicos.
Conductividad térmicaAlgunos materiales HIP, como AlSi10Mg, ofrecen una buena conductividad térmica
Resistencia al desgasteAleaciones como el CoCrMo y el acero para herramientas H13 proporcionan una gran resistencia al desgaste, esencial para herramientas y aplicaciones médicas.

Aplicaciones del prensado isostático en caliente (HIP)

El HIP se utiliza en una gran variedad de aplicaciones de distintos sectores. Su capacidad para producir componentes con propiedades mecánicas superiores lo convierte en un proceso inestimable en sectores críticos. En la tabla siguiente se describen algunas aplicaciones comunes del HIP.

IndustriaSolicitud
AeroespacialComponentes de motores a reacción, álabes de turbina, piezas estructurales
AutomotorPiezas de motor, componentes de transmisión, estructuras ligeras
MédicoImplantes (cadera, rodilla, dentales), instrumental quirúrgico
EnergíaComponentes de reactores nucleares, turbinas de gas
HerramientasMoldes de fundición a presión, matrices de extrusión, herramientas de forja
Petróleo y gasComponentes submarinos, herramientas de perforación
DefensaBlindaje, componentes de armas

Especificaciones, tamaños, calidades y normas de HIP

Las especificaciones y normas de los materiales HIP varían en función de la industria y la aplicación. A continuación se muestra una tabla que proporciona una visión general de las especificaciones, tamaños, grados y normas comunes asociados con HIP.

MaterialEspecificacionesTallasLos gradosNormas
Ti-6Al-4VASTM B348, AMS 4928Diámetro: 10-500 mm5º cursoASTM, AMS
Inconel 718AMS 5662, ASTM B637Diámetro: 6-400 mmUNS N07718ASTM, AMS
Acero inoxidable 17-4 PHASTM A564, AMS 5643Diámetro: 8-300 mmGrado 630ASTM, AMS
AlSi10MgISO 3522Diámetro: 5-250 mmISO
CoCrMoASTM F75, ISO 5832-12Diámetro: 4-150 mmASTM, ISO
Acero para herramientas H13ASTM A681, DIN 1.2344Diámetro: 10-500 mmH13ASTM, DIN
Acero inoxidable 316LASTM A276, AMS 5648Diámetro: 6-300 mm316LASTM, AMS
Ti-5553AMS 4991Diámetro: 8-200 mmGrado 5553AMS
Acero martensítico envejecidoAMS 6514Diámetro: 10-300 mmGrado 250, 300AMS
MP35NASTM F562, AMS 5844Diámetro: 5-150 mmASTM, AMS

Proveedores y precios

Al considerar el HIP para sus necesidades de fabricación, es esencial conocer a los proveedores y los detalles de los precios. En la tabla siguiente figuran algunos proveedores reputados y los precios aproximados de diversos materiales HIP.

ProveedorMaterialPrecio (por kg)
Tecnología CarpenterTi-6Al-4V$150
Metales especialesInconel 718$180
Materiales SandvikAcero inoxidable 17-4 PH$80
ECKA GranuladoAlSi10Mg$50
ATI MetalesCoCrMo$200
UddeholmAcero para herramientas H13$70
OutokumpuAcero inoxidable 316L$60
TIMETTi-5553$170
ArcelorMittalAcero martensítico envejecido$160
Metales de Fort WayneMP35N$250

Ventajas y limitaciones de la HIP

Aunque el HIP ofrece numerosos beneficios, es esencial comprender sus ventajas y limitaciones. En el siguiente cuadro se comparan los pros y los contras de la HIP.

VentajasLimitaciones
Reduce la porosidad y mejora la densidadAlto coste de equipamiento y funcionamiento
Mejora las propiedades mecánicasLimitado a tamaños de material específicos
Aumenta la resistencia a la fatiga y a la corrosiónLargos plazos de tramitación
Aplicación uniforme de la presiónRequiere conocimientos especializados
Mejora la homogeneidad del materialNo apto para todo tipo de materiales
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preguntas frecuentes

PreguntaRespuesta
¿Qué es el prensado isostático en caliente (HIP)?El HIP es un proceso de fabricación que aplica alta presión y temperatura a los materiales para mejorar sus propiedades.
¿Cómo mejora el HIP las propiedades de los materiales?El HIP reduce la porosidad, aumenta la densidad y mejora las propiedades mecánicas, como la solidez y la resistencia a la fatiga.
¿Qué materiales se utilizan habitualmente en la HIP?Los materiales más comunes son las aleaciones de titanio, las superaleaciones con base de níquel, los aceros inoxidables y los aceros para herramientas.
¿Existen limitaciones en el uso del HIP? Sí, el HIP puede ser caro, tiene tiempos de procesamiento largos y está limitado a determinados tamaños y tipos de material.
¿Qué sectores utilizan el HIP?El HIP se utiliza en las industrias aeroespacial, de automoción, médica, energética, de herramientas, de petróleo y gas, y de defensa.
¿Cuáles son las ventajas del HIP?Entre sus ventajas se incluyen la mejora de la densidad, la solidez, la resistencia a la fatiga y la homogeneidad general del material.
¿Es el HIP adecuado para todos los materiales?No, el HIP no es adecuado para todos los materiales. Funciona mejor con determinadas aleaciones y metales.
¿Cómo afecta el PIF al coste de producción?La HIP puede aumentar los costes de producción debido al costoso equipo y a los gastos operativos que conlleva.

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