El prensado isostático en frío (CIP) es un proceso de compactación de polvos que utiliza una presión hidráulica uniforme para transformar polvos sueltos o piezas verdes preformadas en materiales densos de alta resistencia.El proceso consiste en encapsular el material en un molde flexible, sumergirlo en un medio líquido (normalmente agua o aceite) y aplicar una presión extremadamente alta (400-1000 MPa) desde todas las direcciones.Esto garantiza una densidad uniforme y minimiza los defectos, por lo que la CIP es ideal para formas complejas y materiales quebradizos.Las principales ventajas son la mejora de las propiedades mecánicas, la eliminación de huecos y la precisión dimensional sin necesidad de altas temperaturas.
Explicación de los puntos clave:
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Preparación del material
- El proceso comienza colocando polvo suelto o una "parte verde" de baja densidad en un molde flexible y hermético hecho de elastómeros como caucho o poliuretano.
- El molde debe sellarse para evitar la contaminación por el líquido transmisor de presión (agua o aceite).
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Aplicación de presión
- El molde se sumerge en un recipiente a presión lleno del medio líquido.
- La presión hidráulica (normalmente 400-1000 MPa) se aplica uniformemente desde todas las direcciones, lo que garantiza una compactación isotrópica.
- Las velocidades controladas de presurización/despresurización evitan la formación de grietas o gradientes de densidad.
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Mecanismo de compactación
- La presión uniforme colapsa los huecos y las bolsas de aire, aumentando el contacto partícula a partícula.
- A diferencia del prensado uniaxial, el CIP elimina las variaciones de densidad, por lo que es ideal para geometrías complejas.
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Postprocesado
- Tras la despresurización, la pieza compactada se extrae del molde.
- El "compacto verde" resultante tiene una gran resistencia y una densidad uniforme, pero puede requerir sinterización para su endurecimiento final.
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Ventajas del CIP
- Uniformidad:Elimina los gradientes de densidad habituales en el prensado tradicional.
- Versatilidad:Funciona con cerámicas, metales y materiales compuestos, incluso materiales quebradizos.
- Sin calor:El procesado a temperatura ambiente evita las tensiones térmicas.
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Aplicaciones
- Se utiliza para componentes aeroespaciales, implantes biomédicos y cerámica avanzada.
- Crítico para piezas que requieren una gran precisión dimensional, como los álabes de turbina o los sustratos de semiconductores.
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Variaciones
- Bolsa húmeda CIP:El molde se retira y se rellena después de cada ciclo (procesamiento por lotes).
- Bolsa seca CIP:El molde permanece fijo en el recipiente, lo que permite una producción más rápida.
Al aprovechar la dinámica de fluidos y la alta presión, la CIP logra una densidad cercana a la teórica sin comprometer la integridad estructural, una piedra angular de la ingeniería de materiales moderna.
Tabla resumen:
| Aspecto clave | Detalles |
|---|---|
| Proceso | Utiliza presión hidráulica (400-1000 MPa) aplicada uniformemente en un medio líquido. |
| Materiales | Funciona con cerámica, metales, materiales compuestos y materiales quebradizos. |
| Ventajas | Elimina los huecos, asegura una compactación isotrópica, sin estrés térmico. |
| Aplicaciones | Aeroespacial, implantes biomédicos, cerámica avanzada, sustratos semiconductores. |
| Variaciones | CIP de bolsa húmeda (por lotes) y CIP de bolsa seca (continuo). |
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