El prensado isostático en frío (CIP) es un método de compactación de polvos que aplica una presión hidrostática uniforme desde todas las direcciones para crear piezas densas y de alta integridad con defectos mínimos. A diferencia del prensado uniaxial, el CIP elimina la fricción de la pared de la matriz y permite crear formas complejas utilizando moldes flexibles. El proceso implica dos técnicas principales (bolsa húmeda y bolsa seca) y se utiliza ampliamente para cerámica, grafito y otros materiales que requieren una densidad uniforme. Aunque ofrece ventajas como la reducción del agrietamiento, el CIP se enfrenta a problemas de precisión geométrica y requiere equipos especializados de alta presión con dispositivos de seguridad.
Explicación de los puntos clave:
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Definición y principio
El prensado isostático en frío (CIP) es una técnica de procesamiento de materiales en la que el polvo se comprime uniformemente en un molde flexible sumergido en un fluido a presión (normalmente agua o aceite). La presión hidrostática (igual en todas las direcciones) garantiza una densidad uniforme y minimiza las tensiones internas, por lo que resulta ideal para materiales quebradizos o de formas complejas, como la cerámica y el grafito. -
Técnicas clave
- CIP con bolsa húmeda: El molde lleno de polvo se sumerge por completo en el recipiente a presión. Tras el prensado, se retira el molde para extraer la pieza. Ideal para piezas grandes o irregulares.
- Bolsa seca CIP: El molde se fija permanentemente en el recipiente, lo que permite un ciclo más rápido para la producción en masa de piezas más pequeñas (por ejemplo, aisladores de bujías).
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Ventajas sobre el prensado uniaxial
- Elimina la fricción de la pared del molde, reduciendo los gradientes de densidad.
- Permite geometrías complejas y piezas más grandes.
- Menor riesgo de grietas o laminaciones debido a la distribución uniforme de la tensión.
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Equipos y seguridad
Los sistemas CIP requieren recipientes a presión robustos (hasta 600 MPa) y mecanismos de seguridad como:- Válvulas de chorro para evitar sobrepresiones.
- Sensores de presión dobles y manómetros mecánicos para redundancia.
- Moldes elastoméricos (por ejemplo, de poliuretano) resistentes a la deformación.
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Aplicaciones
- Cerámica: Preformas para aisladores, herramientas de corte.
- Grafito: Crisoles y crisoles de fusión.
- Metales: Palanquillas de aleación de titanio o wolframio para sinterización.
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Limitaciones
- La precisión dimensional depende de la flexibilidad del molde, lo que a menudo requiere un mecanizado posterior.
- Costes de equipamiento más elevados en comparación con las prensas uniaxiales.
- Tiempos de ciclo más lentos para el procesamiento de bolsas húmedas.
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Comparación con el prensado isostático en caliente (HIP)
El CIP funciona a temperatura ambiente, por lo que es más barato, pero se limita a la formación de cuerpos verdes. El HIP combina calor y presión para una densificación completa, utilizada para la consolidación final de la pieza.
Para los compradores, la selección del equipo CIP implica evaluar el rango de presión, el tamaño del recipiente y el nivel de automatización (bolsa seca para alto rendimiento). Los consumibles, como los materiales del molde y los sistemas de sellado, también influyen en los costes a largo plazo. ¿Su aplicación se beneficiaría de las propiedades isotrópicas que ofrece la CIP, o bastan métodos de prensado más sencillos?
Tabla resumen:
Aspecto | Detalles |
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Principio del proceso | Presión hidrostática uniforme aplicada mediante fluido (agua/aceite) en moldes flexibles. |
Técnicas clave | Wet-Bag (molde sumergido) para piezas grandes; Dry-Bag (molde fijo) para producción en serie. |
Ventajas | Sin fricción en la matriz, formas complejas, agrietamiento mínimo, densidad uniforme. |
Limitaciones | Menor precisión geométrica, costes de equipo elevados, ciclos de bolsa húmeda más lentos. |
Aplicaciones | Cerámica (aislantes), grafito (crisoles), metales (tochos de titanio). |
Características de seguridad | Válvulas de chorro, sensores de presión dobles, moldes elastoméricos. |
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