冷等靜壓技術(shù)簡(jiǎn)述

1、冷等靜壓技術(shù)簡(jiǎn)介摘要 簡(jiǎn)要介紹了等靜壓技術(shù)的分類及特點(diǎn)，重要介紹了冷等靜壓設(shè)備的構(gòu)造及工作原理。關(guān)鍵詞 等靜壓技術(shù)  冷等靜壓設(shè)備 構(gòu)造 工作原理1 前言等靜壓技術(shù)是根據(jù)帕斯卡原理開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型粉體成型和固結(jié)技術(shù)。帕斯卡原理也稱為靜壓傳遞原理，其主要內(nèi)容是，加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變地由液體向各個(gè)方向傳遞，也就是說(shuō)，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓強(qiáng)將以等值同時(shí)傳到各點(diǎn)。等靜壓技術(shù)首先是由美國(guó)西屋燈泡公司于1913年開(kāi)發(fā)出來(lái)的，此后，等靜壓技術(shù)及其應(yīng)用范圍快速發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用于鑄造、原子能、塑料、石墨、陶瓷、永磁體、生物藥物制

2、備、食品保鮮和軍工等領(lǐng)域。2 等靜壓技術(shù)的分類及特點(diǎn)按樣品成型和固結(jié)時(shí)的溫度分類，可將等靜壓技術(shù)分為冷等靜壓、溫等靜壓和熱等靜壓三種。冷等靜壓技術(shù)是指在室溫環(huán)境下進(jìn)行的等靜壓成型技術(shù)，通常用橡膠和塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質(zhì)，壓力為100 630MPa，主要用于粉末成形。其目的是為下一步燒結(jié)，煅造或熱等靜壓等工序提供預(yù)制品。溫等靜壓技術(shù)一般指壓制溫度不超過(guò)500的等靜壓成型技術(shù)，使用特殊的液體或氣體傳遞壓力，使用壓力為300MPa左右，主要用于在室溫條件下不能成型的粉體物料（如石墨、聚酰胺、橡膠等）的壓制，以使其能在較高的溫度下制得堅(jiān)實(shí)的坯體。熱等靜壓技術(shù)是一種在高溫和高壓同

3、時(shí)作用下，使物料經(jīng)受等靜壓的工藝技術(shù)，一般采用氬、氨等惰性氣體作為壓力傳遞介質(zhì)，包套材料通常用金屬或玻璃，工作溫度范圍為10002200 ，工作壓力范圍100200MPa。它不僅用于粉體的成型與燒結(jié)，而且還用于工件的擴(kuò)散粘結(jié)，鑄件缺陷的消除，復(fù)雜形狀零件的制作等。作為一種新型的粉體成型與固結(jié)工藝，等靜壓技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1) 壓坯密度高。采用等靜壓制備的樣品，其密度一般要比單向和雙向模壓成型的高5l5%，采用熱等靜壓制備的樣品，相對(duì)密度可達(dá)99.899.09。(2) 壓坯密度均勻一致。在模壓成型中，無(wú)論是單向，還是雙向壓制，由于粉料與鋼模之間的摩擦阻力的存在及成型壓力在傳遞過(guò)程中的遞減，會(huì)出

4、現(xiàn)壓坯密度分布不均現(xiàn)象，這種密度的差異在壓制復(fù)雜形狀制品時(shí)，往往可達(dá)到10% 以上。而在等靜壓成型中，樣品在各方向上受力相等，包套與粉料受力收縮大體一致，粉料與包套相對(duì)運(yùn)動(dòng)很小，壓力只有輕微地下降，樣品各部分密度差異1%，可認(rèn)為密度分布是均勻的。(3) 可制備長(zhǎng)徑比大，形狀復(fù)雜的樣品。因?yàn)榕黧w各處受力一致，密度分布均勻，所以可制作長(zhǎng)徑比大，形狀復(fù)雜的樣品。(4) 等靜壓成型工藝，一般不需要在粉料中添加潤(rùn)滑劑，這樣既減少了對(duì)制品的污染，又簡(jiǎn)化了制造工序。(5) 等靜壓成型的制品，性能優(yōu)異，且比其他成型方法制得的樣品燒結(jié)溫度低。(6) 等靜壓成型工藝的缺點(diǎn)是，工藝效率較低，設(shè)備昂貴。本文著重介紹冷

5、等靜壓技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展情況。3. 冷等靜壓設(shè)備的分類及主要構(gòu)造3.1 冷等靜壓機(jī)的分類冷等靜壓成型分濕袋法和干袋法兩種，相應(yīng)等靜壓機(jī)的結(jié)構(gòu)也略有不同。3.1.1濕袋法等靜壓圖1為濕袋法等靜壓示意圖。將裝好粉末的模具，直接打入液體壓力介質(zhì)中，和液體相接觸，然后加壓成型，因此稱濕袋法。這種方法可任意改彈性模具的形狀和尺寸，制品靈活性很大，但每次都要進(jìn)行裝袋、卸袋等操作，工序較多，效率難以提高。               

6、0;       裝  模                            壓  制圖1 濕袋法等靜壓示意圖3.1.2干袋法等靜壓    圖2為干袋法等靜壓示意圖。

7、干袋法等靜壓機(jī)是一種“雙袋”系統(tǒng)，由一個(gè)“制品袋”（內(nèi)模具）和一個(gè)“主袋”（加壓主模具）組成?！爸鞔笔紫裙潭ㄔ诟變?nèi)，工作時(shí)中不取出，粉末裝入另外的“制品袋”后，再放進(jìn)“主袋”內(nèi)加壓，成型后由活塞帶出缸體。整個(gè)過(guò)程中制品袋不與與液體相接觸，因此稱為干袋法成型。這種方法可連續(xù)操作，適用于成批生產(chǎn)，但因加壓主模不能經(jīng)常更換，所以產(chǎn)品規(guī)格受限制。                    裝模 &

8、#160;                     加  壓                          

9、;  退  模圖2 干袋法等靜壓示意圖3.2 冷等靜壓設(shè)備的構(gòu)造    雖然濕法等靜壓機(jī)和干法等靜壓機(jī)在結(jié)構(gòu)上略有不同，但都主要由彈性模具、超高壓容器、液壓系統(tǒng)和輔助設(shè)備組成，下文以濕法等靜壓設(shè)備為例，對(duì)其構(gòu)造進(jìn)行簡(jiǎn)述。 圖3 大型冷等靜壓設(shè)備整體示意圖 圖4小型等靜壓機(jī)示意圖    圖3為大型冷等靜壓設(shè)備整體示意圖，圖4為小型等靜壓機(jī)示意圖。以圖3為例，等靜壓機(jī)的工作過(guò)程是，首先將裝有物料的密封彈性模具，置于盛有傳壓介質(zhì)的缸體中，然后閉合上端塞

10、，框架沿導(dǎo)軌底座滑行至缸體正上方，將上端塞壓住。接著，加壓設(shè)備通過(guò)缸體底部的高壓油路，對(duì)缸體內(nèi)部傳壓介質(zhì)施加超高壓力，此時(shí)模具內(nèi)的物料受壓成型。經(jīng)一段時(shí)間保壓后，減壓閥開(kāi)啟，缸體內(nèi)壓力逐漸回復(fù)至常壓，框架后移，上端塞開(kāi)啟，最后取出成型樣品。3.2.1彈性模具及傳壓介質(zhì)    彈性模具常用的制備材料有：模用橡膠、浸漬乳膠、聚氯乙烯、硅有機(jī)樹(shù)脂、聚氨基甲酸酯等。模具設(shè)計(jì)是等靜壓成型的關(guān)鍵，因?yàn)榕黧w尺寸的精度和致密均勻性與模具關(guān)系密切。將物料裝入模具中時(shí)，其棱角處不易為物料所充填，可以采用振動(dòng)裝料，或者邊振動(dòng)，邊抽真空，效果更好。作為等靜壓系統(tǒng)的傳壓介質(zhì)，應(yīng)選

11、擇對(duì)人體無(wú)害、壓縮性小、無(wú)腐蝕和與模具相容的液體，一般采用蓖麻油、乳化液、煤油以及煤油和變壓器油的混合液。3.2.2超高壓容器    高壓容器是的冷等靜壓設(shè)備中的主要設(shè)備，是粉末壓制成型的工作室，必須要有足夠的強(qiáng)度和可靠的密封性。容器缸體的結(jié)構(gòu)主要有螺紋式和框架式兩種。    螺紋式缸體結(jié)構(gòu)：缸體是一個(gè)上邊開(kāi)口的坩堝狀圓筒體，在外面常裝加固鋼箍，形成雙層缸體結(jié)構(gòu)。工作過(guò)程中，內(nèi)筒處于受壓狀態(tài)，外筒處于受拉狀態(tài)。缸筒的上口用帶螺紋的塞頭連接和密封。這種結(jié)構(gòu)制造起來(lái)較簡(jiǎn)單，但螺紋易損壞，安全可靠性較差，工作效率較低。為

12、了操作方便，有的設(shè)計(jì)成開(kāi)口螺紋結(jié)構(gòu)，塞頭裝入后，旋轉(zhuǎn)45°，上端另有液壓壓緊裝置。    框架式缸體結(jié)構(gòu)：主要由圓筒狀缸體和框架組成，圖5為框架式缸體整體示意圖及缸體結(jié)構(gòu)示意圖。首先用機(jī)械性能良好的高強(qiáng)度合金鋼加工出芯筒，然后用高強(qiáng)度鋼絲按預(yù)應(yīng)力要求，纏繞在芯筒外面，形成一定厚度的鋼絲層，使芯筒承受很大的壓應(yīng)力。這樣一來(lái)，即使在工作條件下，芯筒也不承受拉應(yīng)力或只承受很小的拉應(yīng)力。筒體內(nèi)的上、下塞是活動(dòng)的，無(wú)螺紋連接，工作過(guò)程中，缸體的軸向壓力靠框架來(lái)承受，這樣就避免了螺紋結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中。該缸體結(jié)構(gòu)中的框架為纏繞式結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)半圓形梁和兩根立柱

13、拼合后，用高強(qiáng)度鋼絲預(yù)應(yīng)力纏繞而成。框架式缸體結(jié)構(gòu)受力合理，抗疲勞強(qiáng)度高，工作安全可靠，對(duì)于缸體直徑大、壓力高的情況，更具有優(yōu)越性。圖5框架式缸體結(jié)構(gòu)示意圖3.2.3液壓系統(tǒng)    液壓系統(tǒng)主要由低壓泵、高壓泵和增壓器以及各式閥組成。開(kāi)始由流量較大的低壓泵供油，達(dá)到一定壓力后，再由高壓泵供油，如壓力再高，則由增壓器來(lái)提高油的壓力。圖6增壓器工作原理示意圖    圖6為增壓器工作原理示意圖。活塞由外部電機(jī)皮帶輪帶動(dòng)在活塞腔內(nèi)做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥門A1閉合，A2開(kāi)啟，液體介質(zhì)由A處進(jìn)水口吸入A端液壓腔，同時(shí)，閥門B1開(kāi)啟，B2閉合，B端液壓腔內(nèi)液體介質(zhì)被壓出，沿油路進(jìn)入工作缸體。同理，當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體介質(zhì)由A端壓入工作缸體，同時(shí)B端吸入液體介質(zhì)?；钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力表監(jiān)測(cè)到缸體內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)定壓力值時(shí)，增壓器停止運(yùn)行。3.2.4輔助設(shè)備    了使等靜壓機(jī)高效率地工作，必須配備輔助設(shè)備。自動(dòng)冷等靜壓機(jī)的輔助設(shè)備主要有開(kāi)、閉缸蓋系統(tǒng)，模具裝卸、振動(dòng)系統(tǒng)，壓坯、脫模系統(tǒng)，壓力檢測(cè)系統(tǒng)和整機(jī)操作系統(tǒng)等。4.結(jié)語(yǔ)    由于等靜壓成型技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品性能優(yōu)異，而且還能制備出其他成型技術(shù)不能制備的異形產(chǎn)