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一文了解等静压成型技术


来源:中国粉体网   山川

[导读]  等静压技术是一种能够为制品提供各向同性、超高成型压力的成型技术。

中国粉体网讯  谈到等静压技术,记得在之前的文章中我们讲到过,由于我国的生产工艺相对落后,国外又对我国实施技术封锁,尤其是等静压制备方法,技术门槛高,设备综合指标苛刻且费用昂贵,所以一直未被攻克,长期处于“真空”状态,严重制约着我国高端氮化硅陶瓷材料的发展。


其实不仅是陶瓷行业,同时也制约着整个粉末成型行业的发展。一个成型技术令一个工业大国长期受制,可见这项技术的价值所在。


等静压成型原理


等静压成型技术是将待压试样粉体置于高压容器中,利用液体或气体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压,当液体介质通过压力泵注入压力容器时,根据流体力学原理,其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉体在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。通过上述方法使瘠性粉料成型为致密坯体的方法称做等静压法。


分类


等静压技术是一种能够为制品提供各向同性、超高成型压力的成型技术。按成型温度的不同,可分为热等静压(HIP)、温等静压(WIP)及冷等静压(CIP)三类。


热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中,向制品施加各向同等压力的同时施以高温,在高温高压的作用下,使制品得以烧结或致密化。热等静压设备由高压容器、加热炉、压缩机真空泵、储气罐、冷却系统和计算机控制系统组成,其中高压容器为整个设备的关键装置。


(热等静压示意图)


冷等静压技术是在常温下,通过用橡胶或塑料作包套模具材料,以液体为压力介质,主要用以粉体材料成型,为进一步烧结或热等静压工序提供坯体。冷等静压技术又分为湿袋法和干袋法两种。



(冷等静压设备)


湿袋法等静压是将坯料(或提前预压处理)包封在弹性的塑料或橡胶模具内,密封后放入高压缸内,通过液体传递使坯体受压成型。这种方法可改变塑性包套的形状和尺寸,制品灵活性很大,适用于小规模生产。但每次都要进行手工装袋、卸袋操作,生产效率不高。此方法主要用于大型、异形件的生产。


干袋法等静压是将弹性模具半固定,不浸泡在液体介质中,而是通过上下活塞密封。压力泵将液体介质注入到高压缸和加压橡皮之间,通过液体和加压橡皮将压力传递使坯体受压成型。这种方法可连续操作,即把模具上盖打开,装料,然后盖好上盖加压成型,出料时,把上盖打开,通过底部的顶棒把压坯从上边顶出去。操作周期短,适用于成批生产。


温等静压技术温等静压技术,压制温度一般在80~120℃下.也有在250~450℃下,使用特殊的液体或气体传递压力,使用压力为300MPa左右。主要用于粉体物料在室温条件下不能成型的石墨、聚酰胺橡胶材料等。以使能在升高的温度下获得坚实的坯体。


等静压技术优势及劣势


优势:

1、等静压成型的制品密度高。

2、压坯的密度均匀一致。

3、因为密度均匀,所以制作长径比可不受限制,这就有利于生产棒状、管状细而长的产品。

4、等静压成型工艺,一般不需要在粉料中添加润滑剂,这样既减少了对制品的污染,又简化了制造工序。

5、等静压成型的制品,性能优异,生产周期短,应用范围广。


劣势:

等静压成型工艺的缺点是,工艺效率较低,设备昂贵。


应用


冷等静压技术在陶瓷工业、粉末冶金、碳素石墨制品、食品加工行业有广泛的应用。


热等静压技术可以应用于改善金属材料的组织结构,生产近净尺寸金属部件,特种陶瓷的热压烧结,陶瓷、硬质合金的致密化处理,消除或修复产品缺陷等。


参考来源:

[1]朱志斌等.等静压技术的应用与发展

[2]刘慧渊等.热等静压技术的发展与应用

[3]王勇兵等.热等静压技术在材料致密化中的应用

[4]姜卓钰等.等静压技术在材料加工领域的应用现状


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