等静压成型工艺基础

关键字: 等静压机 成型 热等静压 冷等静压

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。等静压技术是由美国西屋灯泡公司于1913年开发出来的，此后，该技术快速发展，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。

      按样品成型和固结时的温度进行分类，等静压技术可分为冷等静压、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，工作压力范围在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，以特殊的液体或气体作为压力介质，工作压力范围在300MPa左右，主要用于在室温条件下不能压实的粉体物料（如石墨、聚酰胺、橡胶等）的压制，使其能在较高的温度下成型，得到坚实的坯体。热等静压技术是一种在高温条件下，使物料经受等静压成型和固结的工艺技术，一般采用氩、氨等惰性气体作为压力传递介质，包套模具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。采用等静压成型的样品，其密度一般要比单向和双向模压成型的样品高5～15%，采用热等静压制备的样品，相对密度可达99.8～99.09％。

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，以及成型压力在传递过程中的递减，会造成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，粉料在各方向上受力相等，模具与粉料受力收缩大体一致，相对运动很小，压力只有轻微地下降，制备的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。因为成型过程中，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，各向物理性能优异，且比其他成型方法制得的样品烧结温度低。

因此，对于等静压成型设备，压力是否分布均匀、是否能够精密控制压缩、产品是否会出现camber现象或边缘trimming是至关重要的。此外，柔性模具对于成型也极其重要。但目前市场上的等静压设备厂家大多都只提供设备设计生产，而不会专门提供相关模具设计，用户还需要自行寻找模具厂商。

同时，由于等静压成型技术生产出来的产品性能优异，而且还能制备出其他成型技术不能制备的异形产品，其应用越来越广泛。可以预料，等静压技术在特种材料制备领域，将会得到更广泛的使用，等静压设备也将会在自动化方向和提高工作效率方向得到更大的提升。

注：本文图片均来自韩国日新公司等静压事业部。

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