[科普中國(guó)]-等靜壓

簡(jiǎn)介

等靜壓是將造粒瓷料加入到模具中，模具材質(zhì)一般為具有一定彈性的塑料或橡膠，在等靜壓機(jī)中對(duì)模具施以各向均勻的數(shù)十至數(shù)百兆帕的壓力，使模具中造粒瓷料壓實(shí)成型。等靜壓成型的方法有冷等靜壓和熱等靜壓兩種，冷等靜壓又分濕式和干式兩種。中國(guó)采用的冷等靜壓方式多為濕式。1

與干壓成型一樣，等靜壓成型前也進(jìn)行造粒，不同的是熱等靜壓一般僅采用噴霧造粒的粉末顆粒。

等靜壓原理等靜壓工作原理為帕斯卡定律：“在密閉容器內(nèi)的介質(zhì)（液體或氣體）壓強(qiáng)，可以向各個(gè)方向均等地傳遞?！?等靜壓技術(shù)已有70多年的歷史，初期主要應(yīng)用于粉末冶金的粉體成型；近20年來(lái)，等靜壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陶瓷鑄造、原子能、工具制造、塑料、超高壓食品滅菌和石墨、陶瓷、永磁體、高壓電磁瓷瓶、生物藥物制備、食品保鮮、高性能材料、軍工等領(lǐng)域。

冷等靜壓冷等靜壓技術(shù)（Cold Isostatic Pressing，簡(jiǎn)稱CIP）是在常溫下，通常用橡膠或塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質(zhì) 主要用于粉體材料成型，為進(jìn)一步燒結(jié)，煅造或熱等靜壓工序提供坯體。一般使用壓力為100~ 630MPa。

溫等靜壓溫等靜壓技術(shù)，壓制溫度一般在80~120℃下．也有在250~450℃下，使用特殊的液體或氣體傳遞壓力，使用壓力為300MPa左右。主要用于粉體物料在室溫條件下不能成型的石墨、聚酰胺 橡膠材料等。以使能在升高的溫度下獲得堅(jiān)實(shí)的坯體。

熱等靜壓熱等靜壓技術(shù)（hot isostatic pressing，簡(jiǎn)稱HIP），是一種在高溫和高壓同時(shí)作用下，使物料經(jīng)受等靜壓的工藝技術(shù)，它不僅用于粉末體的固結(jié)．傳統(tǒng)粉末冶金工藝成型與燒結(jié)兩步作業(yè)一并完成，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。在熱等靜壓中，一般采用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質(zhì)，包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ，工作壓力常為100~200MPa。

等靜壓技術(shù)優(yōu)點(diǎn)等靜壓技術(shù)作為一種成型工藝，與常規(guī)成型技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：

1、等靜壓成型的制品密度高，一般要比單向和雙向模壓成型高5 ~15 。熱等靜壓制品相對(duì)密度可達(dá)99.8%~99.09% 。

2、壓坯的密度均勻一致。在模壓成型中，無(wú)論是單向、還是雙向壓制，都會(huì)出現(xiàn)壓坯密度分布不均現(xiàn)象。這種密度的變化在壓制復(fù)雜形狀制品時(shí)，往往可達(dá)到10% 以上。這是由于粉料與鋼模之間的摩擦阻力造成的。等靜壓流體介質(zhì)傳遞壓力，在各方向上相等。包套與粉料受壓縮大體一致，粉料與包套無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間的摩擦阻力很少，壓力只有輕微地下降，這種密度下降梯度一般只有1% 以下，因此，可認(rèn)為坯體密度是均勻的。

3、因?yàn)槊芏染鶆?，所以制作長(zhǎng)徑比可不受限制，這就有利于生產(chǎn)棒狀、管狀細(xì)而長(zhǎng)的產(chǎn)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，生產(chǎn)周期短，應(yīng)用范圍廣。等靜壓成型工藝的缺點(diǎn)是，工藝效率較低，設(shè)備昴貴。

等靜壓機(jī)工作原理等靜壓機(jī)的為：采用帕斯卡原理，將制一鋪放人密閉的超高爪容器中，通過(guò)增壓泵向密封的容器中不斷壓入水或油，使密封容器中的液壓壓力不斷增高。由高壓的液體（油或水）均勻地作用于橡膠膠套表面，并壓縮膠套內(nèi)的造粒料，使其成型。由于等靜壓的特點(diǎn)是各個(gè)方向壓力相等，因此成型后的毛坯密度均一、組織結(jié)構(gòu)均勻、各向同性，而且且還能成型形狀復(fù)雜和近終形狀制品。

特點(diǎn)等靜壓機(jī)按工作介質(zhì)區(qū)分，有單一缸體的和有隔離套的等靜壓機(jī)。它們的特點(diǎn)是：

1、單一缸體的加壓和卸壓都是在同一介質(zhì)中進(jìn)行，其優(yōu)點(diǎn)是：名義缸徑即為有效缸徑，可有效利用缸體內(nèi)的空間，生產(chǎn)量大，液體加壓的能量利用率高。缺點(diǎn)是：如果入缸的膠套沖洗不干凈，混入造粒料的超高壓水，會(huì)堵塞和在卸壓時(shí)把閥門沖壞，需要經(jīng)常維修。

2、有隔離套等靜壓機(jī)是在前者基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型等靜壓機(jī)，主要特點(diǎn)是：在主油缸內(nèi)設(shè)置筒形橡膠隔套，把套外的油和套內(nèi)的水隔開，高壓油通過(guò)橡皮隔套壓縮套內(nèi)的水，再施壓到橡膠膠套，使造粒料成形為毛坯。其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）油水經(jīng)隔套分離，外套介質(zhì)為油，內(nèi)套為水，混有造粒料的水封閉在水套內(nèi)，可徹底解決工作介質(zhì)的污染問(wèn)題。

（2）外套油在卸壓時(shí)不會(huì)造成卸壓閥的損壞，可長(zhǎng)期正常工作。2

（3）在低壓時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速加壓，節(jié)省造粒料的成形時(shí)間，比單介質(zhì)的成形時(shí)問(wèn)短，效率高。