冷等静压技术简述.doc

冷等静压技术简介摘要简要介绍了等静压技术的分类及特点，重要介绍了冷等静压设备的构造及工作原理。关键词等静压技术冷等静压设备构造工作原理1前言等静压技术是根据帕斯卡原理开发出来的一种新型粉体成型和固结技术。帕斯卡原理也称为静压传递原理，其主要内容是，加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，也就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到各点。等静压技术首先是由美国西屋灯泡公司于1913年开发出来的，此后，等静压技术及其应用范围快速发展，目前已广泛应用于铸造、原子能、塑料、石墨、陶瓷、永磁体、生物药物制备、食品保鲜和军工等领域。2等静压技术的分类及特点按样品成型和固结时的温度分类，可将等静压技术分为冷等静压、温等静压和热等静压三种。冷等静压技术是指在室温环境下进行的等静压成型技术，通常用橡胶和塑料作包套模具材料，以液体为压力介质，压力为100~630MPa，主要用于粉末成形。其目的是为下一步烧结，煅造或热等静压等工序提供预制品。温等静压技术一般指压制温度不超过500℃的等静压成型技术，使用特殊的液体或气体传递压力，使用压力为300MPa左右，主要用于在室温条件下不能成型的粉体物料（如石墨、聚酰胺、橡胶等）的压制，以使其能在较高的温度下制得坚实的坯体。热等静压技术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，一般采用氩、氨等惰性气体作为压力传递介质，包套材料通常用金属或玻璃，工作温度范围为1000~2200℃，工作压力范围100~200MPa。它不仅用于粉体的成型与烧结，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。作为一种新型的粉体成型与固结工艺，等静压技术具有以下特点：(1)压坯密度高。采用等静压制备的样品，其密度一般要比单向和双向模压成型的高5～l5%，采用热等静压制备的样品，相对密度可达～％。(2)压坯密度均匀一致。在模压成型中，无论是单向，还是双向压制，由于粉料与钢模之间的摩擦阻力的存在及成型压力在传递过程中的递减，会出现压坯密度分布不均现象，这种密度的差异在压制复杂形状制品时，往往可达到10%以上。而在等静压成型中，样品在各方向上受力相等，包套与粉料受力收缩大体一致，粉料与包套相对运动很小，压力只有轻微地下降，样品各部分密度差异＜1%，可认为密度分布是均匀的。(3)可制备长径比大，形状复杂的样品。因为坯体各处受力一致，密度分布均匀，所以可制作长径比大，形状复杂的样品。(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，且比其他成型方法制得的样品烧结温度低。(6)等静压成型工艺的缺点是，工艺效率较低，设备昂贵。本文着重介绍冷等静压技术的应用及发展情况。3.冷等静压设备的分类及主要构造冷等静压机的分类冷等静压成型分湿袋法和干袋法两种，相应等静压机的结构也略有不同。湿袋法等静压图1为湿袋法等静压示意图。将装好粉末的模具，直接打入液体压力介质中，和液体相接触，然后加压成型，因此称湿袋法。这种方法可任意改弹性模具的形状和尺寸，制品灵活性很大，但每次都要进行装袋、卸袋等操作，工序较多，效率难以提高。装模压制图1湿袋法等静压示意图干袋法等静压图2为干袋法等静压示意图。干袋法等静压机是一种“双袋”系统，由一个“制品袋”（内模具）和一个“主袋”（加压主模具）组成。“主袋”首先固定在缸内，工作时中不取出，粉末装入另外的“制品袋”后，再放进“主袋”内加压，成型后由活塞带出缸体。整个过程中制品袋不与与液体相接触，因此称为干袋法成型。这种方法可连续操作，适用于成批生产，但因加压主模不能经常更换，所以产品规格受限制。装模加压退模图2干袋法等静压示意图冷等静压设备的构造虽然湿法等静压机和干法等静压机在结构上略有不同，但都主要由弹性模具、超高压容器、液压系统和辅助设备组成，下文以湿法等静压设备为例，对其构造进行简述。图3大型冷等静压设备整体示意图图4小型等静压机示意图图3为大型冷等静压设备整体示意图，图4为小型等静压机示意图。以图3为例，等静压机的工作过程是，首先将装有物料的密封弹性模具，置于盛有传压介质的缸体中，然后闭合上端塞，框架沿导轨底座滑行至缸体正上方，将上端塞压住。接着，加压设备通过缸体底部的高压油路，对缸体内部传压介质施加超高压力，此时模具内的物料受压成型。经一段时间保压后，减压阀开启，缸体内压力逐渐回复至常压，框架后移，上端塞开启，最后取出成型样品。弹性模具及传压介质弹性模具常用的制备材料有：模用橡胶、浸渍乳胶、聚氯乙烯、硅有机树脂、聚氨基甲酸酯等。模具设计是等静压成型的关键，因为坯体尺寸的精度和致密均匀性与模具关系密切。将物料装入模具中时，其棱角处不易为物料所充填，可以采用振动装料，或者边振动，边抽