Termopares de alta temperatura para hornos de prensado isostático en caliente (HIP)

Los termopares de alta temperatura, especialmente las variantes de tipo C, son componentes esenciales en entornos de fabricación extremos, donde las temperaturas pueden superar los 2000 °C. Una de estas aplicaciones es el prensado isostático en caliente (HIP), donde la densificación de materiales como el metal y la cerámica se produce bajo presión y calor extremos en una atmósfera inerte. Esto permite la producción de materiales y componentes con alta densidad relativa, lo que mejora considerablemente su fiabilidad y resistencia.

Los termopares dúplex tipo C especializados de Kamet, con vainas de molibdeno recubiertas de tungsteno y aislamiento de hafnia (HfO₂), están diseñados para ofrecer alta precisión, larga vida útil y robustez mecánica en estos entornos extremos de hornos. Los termopares son fundamentales para garantizar la precisión y la eficiencia del horno.

¿Cuál es el principio de funcionamiento de los hornos HIP?

Los sistemas HIP realizan un proceso de sinterización asistido por presión. Los componentes se colocan en un horno de grafito sellado donde se presuriza argón o nitrógeno a una presión de hasta 2000 bar y se calientan a 2000 °C o más. La alta temperatura, combinada con la presión de gas uniformemente aplicada (isostática), provoca que los gases residuales del material tratado burbujeen hacia la superficie y se eliminen. Esto mejora la densificación y reduce la porosidad de los materiales y componentes cerámicos y metálicos.

Nuestros termopares dúplex tipo C (W5%Re/W26%Re) se insertan en la estructura del horno de grafito para controlar la temperatura crítica del sistema. La siguiente ilustración muestra el diseño general de un sistema HIP con termopares:

A continuación se muestra una tabla de las temperaturas y presiones necesarias para los materiales comunes utilizados en el prensado isostático en caliente.

Fuente

¿Cuál es la importancia de los hornos HIP?

Los hornos HIP ofrecen diversas ventajas para la fabricación avanzada de materiales. Estas incluyen la consolidación de piezas de metal en polvo y cerámica, la reparación de piezas fundidas defectuosas y la unión por difusión de materiales. Su capacidad para tratar geometrías grandes y complejas es única. El tratamiento HIP reduce la necesidad de costosas soldaduras en uniones críticas.

¿Qué papel juega el termopar en los hornos HIP?

Los termopares proporcionan una medición de temperatura precisa y estable durante los ciclos de presurización y enfriamiento. Esto es fundamental para garantizar la consistencia del producto. Además, el sobrecalentamiento o el subcalentamiento pueden causar desperdicio de energía y defectos de material; el termopar ayuda a evitar esto mediante un control de precisión.

¿De qué manera los termopares tipo C dúplex de Kamet están especializados para el uso en hornos HIP?

La construcción del termopar incluye:

• Vainas de molibdeno recubiertas de tungsteno: Resisten la carburación de los hornos de grafito HIP a altas temperaturas, manteniendo la integridad de la vaina.
• Aislamiento de dióxido de hafnio (HfO₂): Ofrece una estabilidad y un aislamiento eléctrico excepcionales a temperaturas extremas.
• Transiciones de epoxi o cemento cerámico de alta temperatura: Según los requisitos de diseño (termopares estándar o de alta temperatura).

Además, las siguientes propiedades de nuestros termopares dúplex tipo C los hacen especialmente adecuados para aplicaciones de hornos HIP:

• Resistencia a temperaturas extremas: Apto para funcionamiento continuo de hasta 2300 °C.
• Diseño resistente a la presión: Diseño robusto apto para entornos hidrostáticos de hasta 2000 bar.
• Compatible con hornos de grafito: El recubrimiento de tungsteno previene la formación de carburo de molibdeno (Mo₂C) causada por la interacción con el horno de grafito HIP.
• Detección dual precisa: El diseño dúplex permite redundancia o la verificación cruzada de lecturas críticas.
• Funcionamiento al vacío y con gas inerte: El diseño sellado evita la contaminación y la pérdida de precisión en atmósferas de argón (Ar) y nitrógeno (N₂).
• Longitudes de inserto a medida: Las longitudes estándar de 13″ y 24″ se pueden personalizar según las especificaciones del cliente y la disponibilidad de tubos.
• Rendimiento comprobado: Kamet ha suministrado termopares a HIPERBARIC, uno de los principales fabricantes mundiales de sistemas HIP.

¿Qué industrias utilizan los procesos HIP?

Una de las ventajas de los hornos HIP sobre otros procesos de sinterización a alta presión es que permiten tratar componentes complejos como piezas fundidas de metal o piezas impresas en 3D. Algunos ejemplos de industrias que utilizan estos procesos son:

• Fabricación aeroespacial y de defensa: Perfilado térmico durante la densificación de álabes de turbinas, piezas de cohetes y aleaciones estructurales. La densificación es un aspecto esencial de la seguridad para evitar fallos en las piezas.
• Postprocesamiento de la fabricación aditiva (FA): Garantiza la precisión dimensional y la resistencia mecánica de las piezas impresas.
• Componentes médicos e industriales: Los ciclos HIP se utilizan para la fabricación de implantes, instrumental quirúrgico y recubrimientos resistentes al desgaste.
• Sector energético: Componentes de generación de energía, como piezas de turbinas, intercambiadores de calor y las piezas de gran tamaño necesarias para las vasijas de presión de los reactores nucleares. El HIP proporciona a los componentes una mayor resistencia al desgaste y a la corrosión, un aspecto vital para cumplir con las estrictas exigencias.
• Metalurgia de polvos: Eliminación de la porosidad residual en piezas sinterizadas mediante pulvimetalurgia.
• Procesamiento cerámico: El HIP se utiliza para fabricar cerámicas aptas para aplicaciones de alto rendimiento, aumentando su densidad y mejorando sus propiedades mecánicas.
• Fundiciones: El proceso de fundición suele producir microporos durante el enfriamiento y la solidificación. Esto puede causar grietas de baja tensión y daños por fatiga. El tratamiento mediante HIP puede resolver estos problemas.
• Procesamiento de residuos radiactivos: los gases absorbidos se eliminan de los residuos y el material restante se compacta. Esto minimiza el espacio necesario para su transporte y eliminación.

Termopares Kamet: calidad y servicio

Los termopares dúplex tipo C de Kamet representan la vanguardia en medición de temperatura en entornos HIP. Desarrolladas en estrecha colaboración con HIPERBARIC y los principales fabricantes de sensores, nuestras soluciones están diseñadas para soportar tensiones térmicas, químicas y mecánicas extremas. Con materiales avanzados como el molibdeno recubierto de tungsteno y el aislamiento de HfO₂, y transiciones optimizadas, Kamet ofrece termopares fiables, listos para las industrias de alto rendimiento del futuro. Nos enorgullecemos de nuestro excepcional servicio al cliente; contacte con nuestros especialistas si tiene alguna pregunta sobre termopares.