簡介
等靜壓是將造粒瓷料加入到模具中,模具材質一般為具有一定彈性的塑膠或橡膠,在等靜壓機中對模具施以各向均勻的數十至數百兆帕的壓力,使模具中造粒瓷料壓實成型。等靜壓成型的方法有冷等靜壓和熱等靜壓兩種,冷等靜壓又分濕式和乾式兩種。中國採用的冷等靜壓方式多為濕式。
與乾壓成型一樣,等靜壓成型前也進行造粒,不同的是熱等靜壓一般僅採用噴霧造粒的粉末顆粒。
等靜壓原理
等靜壓工作原理為帕斯卡定律:“在密閉容器內的介質(液體或氣體)壓強,可以向各個方向均等地傳遞。” 等靜壓技術已有70多年的歷史,初期主要套用於粉末冶金的粉體成型;近20年來,等靜壓技術已廣泛套用於陶瓷鑄造、原子能、工具製造、塑膠、超高壓食品滅菌和石墨、陶瓷、永磁體、高壓電磁瓷瓶、生物藥物製備、食品保鮮、高性能材料、軍工等領域。
冷等靜壓
冷等靜壓技術(Cold Isostatic Pressing,簡稱CIP)是在常溫下,通常用橡膠或塑膠作包套模具材料,以液體為壓力介質 主要用於粉體材料成型,為進一步燒結,煅造或熱等靜壓工序提供坯體。一般使用壓力為100~ 630MPa。
溫等靜壓
溫等靜壓技術,壓制溫度一般在80~120℃下.也有在250~450℃下,使用特殊的液體或氣體傳遞壓力,使用壓力為300MPa左右。主要用於粉體物料在室溫條件下不能成型的石墨、聚醯胺 橡膠材料等。以使能在升高的溫度下獲得堅實的坯體。
熱等靜壓
熱等靜壓技術(hot isostatic pressing,簡稱HIP),是一種在高溫和高壓同時作用下,使物料經受等靜壓的工藝技術,它不僅用於粉末體的固結.傳統粉末冶金工藝成型與燒結兩步作業一併完成,而且還用於工件的擴散粘結,鑄件缺陷的消除,複雜形狀零件的製作等。在熱等靜壓中,一般採用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質,包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ,工作壓力常為100~200MPa。
等靜壓技術優點
等靜壓技術作為一種成型工藝,與常規成型技術相比,具有以下特點:
1、等靜壓成型的製品密度高,一般要比單向和雙向模壓成型高5 ~15 。熱等靜壓製品相對密度可達99.8%~99.09% 。
2、壓坯的密度均勻一致。在模壓成型中,無論是單向、還是雙向壓制,都會出現壓坯密度分布不均現象。這種密度的變化在壓制複雜形狀製品時,往往可達到10% 以上。這是由於粉料與鋼模之間的摩擦阻力造成的。等靜壓流體介質傳遞壓力,在各方向上相等。包套與粉料受壓縮大體一致,粉料與包套無相對運動,它們之間的摩擦阻力很少,壓力只有輕微地下降,這種密度下降梯度一般只有1% 以下,因此,可認為坯體密度是均勻的。
3、因為密度均勻,所以製作長徑比可不受限制,這就有利於生產棒狀、管狀細而長的產品。
4、等靜壓成型工藝,一般不需要在粉料中添加潤滑劑,這樣既減少了對製品的污染,又簡化了製造工序。
5、等靜壓成型的製品,性能優異,生產周期短,套用範圍廣。等靜壓成型工藝的缺點是,工藝效率較低,設備昴貴。
等靜壓機
工作原理
等靜壓機的為:採用帕斯卡原理,將制一鋪放人密閉的超高爪容器中,通過增壓泵向密封的容器中不斷壓入水或油,使密封容器中的液壓壓力不斷增高。由高壓的液體(油或水)均勻地作用於橡膠膠套表面,並壓縮膠套內的造粒料,使其成型。由於等靜壓的特點是各個方向壓力相等,因此成型後的毛坯密度均一、組織結構均勻、各向同性,而且且還能成型形狀複雜和近終形狀製品。
特點
等靜壓機按工作介質區分,有單一缸體的和有隔離套的等靜壓機。它們的特點是:
1、單一缸體的加壓和卸壓都是在同一介質中進行,其優點是:名義缸徑即為有效缸徑,可有效利用缸體內的空間,生產量大,液體加壓的能量利用率高。缺點是:如果入缸的膠套沖洗不乾淨,混入造粒料的超高壓水,會堵塞和在卸壓時把閥門沖壞,需要經常維修。
2、有隔離套等靜壓機是在前者基礎上發展起來的新型等靜壓機,主要特點是:在主油缸內設定筒形橡膠隔套,把套外的油和套內的水隔開,高壓油通過橡皮隔套壓縮套內的水,再施壓到橡膠膠套,使造粒料成形為毛坯。其優點是:
(1)油水經隔套分離,外套介質為油,內套為水,混有造粒料的水封閉在水套內,可徹底解決工作介質的污染問題。
(2)外套油在卸壓時不會造成卸壓閥的損壞,可長期正常工作。
(3)在低壓時可實現快速加壓,節省造粒料的成形時間,比單介質的成形時問短,效率高。