産業用Hptプレスの主な目的は何ですか？結晶粒微細化による積層造形強度向上

産業用高圧ねじり（HPT）プレスを使用する主な目的は、積層造形材料に شدیدな塑性変形を与えることにより、その機械的特性を根本的に向上させることです。このプロセスは、最大6GPaの極端な準静的圧力とねじりひずみを組み合わせて、材料の微細構造を根本的に変化させます。

高圧下で شدیدなせん断ひずみを導入することにより、HPTは印刷部品によく見られる粗く多孔質な構造を、例外的に高い引張強度を持つ完全に高密度な超微細結晶粒材料に変換します。

材料構造の変換

ワイヤアーク積層造形（WAAM）などの方法で製造された材料は、通常、粗い「鋳造まま」の結晶粒構造を示します。これらの大きな結晶粒は、最終部品の機械的性能を制限する可能性があります。

HPTプレスは、これらの粗い結晶粒を物理的に破壊するねじり変形を適用します。これにより、材料の硬度と強度の向上に大きく貢献する、微細化された超微細結晶粒（UFG）構造が生成されます。

積層造形では、材料内に微細な空隙や気孔が残ることがよくあります。6GPaの極端な圧力は、これらの空隙を効果的に潰し、微細気孔を除去して、材料が高密度であることを保証します。

結晶粒微細化と気孔除去の組み合わせにより、機械的特性が劇的に向上します。特に5056/1580アルミニウム合金複合材を使用した特定の用途では、このプロセスにより引張強度が約770MPaに向上することが示されています。

この増加は表面的なものではなく、金属の内部格子と結晶粒界を改変した結果です。材料は標準的な印刷状態から高性能な鍛造状態へと移行します。

HPTと熱間等方圧プレス（HIP）などの他の後処理方法を区別することが重要です。

HIPは、高温と高ガス圧を利用して内部欠陥を閉じ、疲労性能を向上させます。高密度化と部品全体の一貫した特性の確保に優れています。

しかし、HPTは単純な高密度化以上のものです。等方性ガス圧だけでなく機械的せん断（ねじり）を利用するため、塑性変形を通じて結晶粒構造を積極的に微細化します。HIPは気孔を閉じますが、HPTは気孔を閉じるだけでなく、より強く、より微細な結晶粒構造を生成します。

適切な後処理方法を選択するには、プロジェクトの特定の機械的要件を考慮してください。

引張強度と結晶粒微細化を最優先する場合： 高圧ねじり（HPT）を優先して、粗い印刷構造を超微細結晶粒材料に変換し、極端な強度（例：770MPa）を実現します。
単に気孔を閉じて疲労寿命を改善することを最優先する場合： 熱間等方圧プレス（HIP）を検討してください。これは、HPTの شدیدな機械的せん断なしに、熱とガス圧を使用して部品を高密度化します。

究極的には、欠陥を修復するだけでなく、より強力な材料微細構造を根本的に設計することが目標である場合、HPTが優れた選択肢となります。

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A. M. Mavlyutov, Olga Klimova-Korsmik. The Effect of Severe Plastic Deformation on the Microstructure and Mechanical Properties of Composite from 5056 and 1580 Aluminum Alloys Produced with Wire Arc Additive Manufacturing. DOI: 10.3390/met13071281

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .