更新时间:2023-01-07 16:22
等静压是将造粒瓷料加入到模具中,模具材质一般为具有一定弹性的塑料或橡胶,在等静压机中对模具施以各向均匀的数十至数百兆帕的压力,使模具中造粒瓷料压实成型。等静压成型的方法有冷等静压和热等静压两种,冷等静压又分湿式和干式两种。中国采用的冷等静压方式多为湿式。
与干压成型一样,等静压成型前也进行造粒,不同的是热等静压一般仅采用喷雾造粒的粉末颗粒。
等静压工作原理为帕斯卡定律:“在密闭容器内的介质(液体或气体)压强,可以向各个方向均等地传递。” 等静压技术已有70多年的历史,初期主要应用于粉末冶金的粉体成型;近20年来,等静压技术已广泛应用于陶瓷铸造、原子能、工具制造、塑料、超高压食品灭菌和石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。
冷等静压技术(Cold Isostatic Pressing,简称CIP)是在常温下,通常用橡胶或塑料作包套模具材料,以液体为压力介质 主要用于粉体材料成型,为进一步烧结,煅造或热等静压工序提供坯体。一般使用压力为100~ 630MPa。
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。
热等静压技术(hot isostatic pressing,简称HIP),是一种在高温和高压同时作用下,使物料经受等静压的工艺技术,它不仅用于粉末体的固结.传统粉末冶金工艺成型与烧结两步作业一并完成,而且还用于工件的扩散粘结,铸件缺陷的消除,复杂形状零件的制作等。在热等静压中,一般采用氩、氨等惰性气体作压力传递介质,包套材料通常用金属或玻璃。工作温度一般为1000~2200℃ ,工作压力常为100~200MPa。
等静压技术作为一种成型工艺,与常规成型技术相比,具有以下特点:
1、等静压成型的制品密度高,一般要比单向和双向模压成型高5 ~15 。热等静压制品相对密度可达99.8%~99.09% 。
2、压坯的密度均匀一致。在模压成型中,无论是单向、还是双向压制,都会出现压坯密度分布不均现象。这种密度的变化在压制复杂形状制品时,往往可达到10% 以上。这是由于粉料与钢模之间的摩擦阻力造成的。等静压流体介质传递压力,在各方向上相等。包套与粉料受压缩大体一致,粉料与包套无相对运动,它们之间的摩擦阻力很少,压力只有轻微地下降,这种密度下降梯度一般只有1% 以下,因此,可认为坯体密度是均匀的。
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。等静压成型工艺的缺点是,工艺效率较低,设备昴贵。
等静压机的为:采用帕斯卡原理,将制一铺放入密闭的超高爪容器中,通过增压泵向密封的容器中不断压入水或油,使密封容器中的液压压力不断增高。由高压的液体(油或水)均匀地作用于橡胶胶套表面,并压缩胶套内的造粒料,使其成型。由于等静压的特点是各个方向压力相等,因此成型后的毛坯密度均一、组织结构均匀、各向同性,而且且还能成型形状复杂和近终形状制品。
等静压机按工作介质区分,有单一缸体的和有隔离套的等静压机。它们的特点是:
1、单一缸体的加压和卸压都是在同一介质中进行,其优点是:名义缸径即为有效缸径,可有效利用缸体内的空间,生产量大,液体加压的能量利用率高。缺点是:如果入缸的胶套冲洗不干净,混入造粒料的超高压水,会堵塞和在卸压时把阀门冲坏,需要经常维修。
2、有隔离套等静压机是在前者基础上发展起来的新型等静压机,主要特点是:在主油缸内设置筒形橡胶隔套,把套外的油和套内的水隔开,高压油通过橡皮隔套压缩套内的水,再施压到橡胶胶套,使造粒料成形为毛坯。其优点是:
(1)油水经隔套分离,外套介质为油,内套为水,混有造粒料的水封闭在水套内,可彻底解决工作介质的污染问题。
(2)外套油在卸压时不会造成卸压阀的损坏,可长期正常工作。
(3)在低压时可实现快速加压,节省造粒料的成形时间,比单介质的成形时问短,效率高。