الكبس الساخن بالتفريغ هو عملية تصنيع متخصصة تُستخدم في المقام الأول للمواد التي لا تتلبّد إلى كثافات عالية بسبب انخفاض معاملات الانتشار أو عندما تكون هناك حاجة إلى حالة خالية من المسام للحصول على أفضل الخصائص الميكانيكية أو الحرارية أو البصرية. تنطوي هذه العملية على تطبيق الحرارة والضغط على المواد في بيئة مفرغة من الهواء، مما يسهل تحولات الطور أو التلبيد أو تفاعلات المرحلة الصلبة. تعتبر هذه العملية فعالة بشكل خاص للأشكال البسيطة مثل الألواح والكتل والأسطوانات، ومع تصميمات القوالب المتقدمة، يمكن أيضًا إنتاج أشكال أكثر تعقيدًا.
شرح تفصيلي:
-
نظرة عامة على العملية:
-
يتضمن الكبس الساخن بالتفريغ وضع المواد في مكبس ساخن بالتفريغ، وهو في الأساس عبارة عن صفيحة كبس ساخنة داخل صندوق ضغط سلبي مفرغ من الهواء. يتم تعريض المواد لدرجات حرارة عالية (تصل إلى 2600 درجة مئوية) وضغط (يتراوح بين 50 كيلو نيوتن و800 طن)، وهي أمور ضرورية لعمليات التلبيد والتكثيف. وتساعد هذه البيئة في القضاء على الفراغات والحدود الحبيبية مما يؤدي إلى بنية مواد أكثر إحكامًا وكثافة.قابلية التطبيق والقيود:
-
هذه العملية مناسبة بشكل خاص للمواد التي تتطلب كثافة ونقاء عاليين، مثل السيراميك وبعض المواد المركبة. ومن الأمثلة على ذلك نيتريد السيليكون وكربيد البورون و PLZT (الرصاص-اللانثان-الزركون-تيتانات). ومع ذلك، تقتصر العملية على الأجزاء ذات الأشكال الهندسية البسيطة نسبيًا بسبب قيود قوالب الضغط وتوحيد توزيع الضغط.
-
التفاصيل التكنولوجية:
-
فرن الكبس الساخن بالتفريغ مجهز بعناصر تسخين مختلفة مثل سخانات الجرافيت أو الموليبدينوم ويمكنه تطبيق ضغط أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه. يعتمد اختيار عنصر التسخين وطريقة الضغط على المادة ودرجة حرارة التسخين المطلوبة. ويساعد التطبيق المتزامن للحرارة والضغط في وقت واحد في عمليات نقل الكتلة، مثل الانتشار والتلامس بين جزيئات المسحوق، والتي تعتبر حاسمة للتلبيد.المزايا:
تشمل المزايا الأساسية للضغط الساخن بالتفريغ القدرة على إنتاج أجزاء عالية الكثافة مع الحد الأدنى من المسامية، مما يعزز الخصائص الميكانيكية والحرارية والبصرية للمواد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه العملية أن تقلل بشكل كبير من أوقات التلبيد ودرجات الحرارة، كما أنها تتحكم بفعالية في حجم حبيبات المواد الملبدة، مما يؤدي إلى تحسين خصائص المواد.
