坩埚等静压模具的设计与生产,石墨坩埚及其它材料等静压坩埚成型模具,冷等静压成型是非常重要的陶瓷成型技术,它是在常温下,通过流体介质传递各项同性压力,而使粉料压缩成型的方法。由于与常规成型技术相比,等静压成型具有成型坯体密度高,其坯体密度比普通模压成型高5%~15%;且坯体密度均匀,因此适合于柱状、筒状等长径比大的产品;另外等静压成型制品性能优异,因此等静压成型技术在特种陶瓷制备等领域有重要应用,成功应用于一些大型的、形状复杂的陶瓷制品如陶瓷天线罩、真空灭弧室陶瓷管壳、热电偶保护陶瓷套管、石油钻探用氧化铝或氧化锆陶瓷管、高压钠灯用透明陶瓷套管、高压陶瓷绝缘管、火花塞以及碳素石墨制品等的生产中。
等静压成型分为干法和湿法两种工艺。湿法工艺粉料装入塑性袋中,放入液体介质中,和液体直接接触。由于可以根据制品形状任意改变塑性包套的形状和尺寸,可以生产不同形状的制品,而干法主要适用于单一产品的小规模生产,因此湿法比干法等静压成型应用更广泛。等静压成型工艺中,粉料特性、粉料在模具中充填密度以及模具的结构等对成型坯体性能有很大影响,而等静压成型模具的结构设计至关重要。在等静压成型工艺的具体实施中,又分为直接等静压成型和模压-等静压结合成型工艺,而直接等静压成型工艺根据施压方向的不同又分为内压法和外压法。这几种不同的方式对应的成型模具和包套的设计也各有特点。
冷等静压技术,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,主要用于粉体成型,为进一步烧结,锻造或热等静压工序提供坯体,一般使用的压力为100-630MPa。
一、粉末成型的机理
在外加液静压力作用下,通过粉末之间的位移和本身的变形,来增加接触点,扩大接触面积。
(1)迁移重堆积,颗粒之间较大位移。拱桥效应,小颗粒填充大颗粒的孔隙。
(2)局部流动和碎化阶段,压力升高、变形。高压下碎化破裂;延性金属,塑性变形,棱角凸峰接触面积增大,出现新的接触点。
(3)体积压缩阶段:脆性材料无体积压缩阶段,延性材料密度不增加。
二、影响冷等静压的因素
1、粉末特性:雾化粉末,球形粉末,致密性好;电解粉末,成型性好;大小颗粒一般是混用。
2、除气作用:裂纹,弹性后效;真空除气,包套中加粘毡、滤纸、石墨纸。
3、添加剂
4、润滑剂:减小颗粒之间的摩擦力、压模、工件之间粘结;粘结剂:丙三醇(甘油)
干袋法
(1)粉末的称量;(2)粉末的充填;(3)密封包套;(4)真空除气模具安放在高压钢内;(5)升压;(6)保压;(7)卸压,开启高压缸,取出压坯,压坯尺寸测量。
压坯尺寸的测量
1、模具的组装与定位,模具表面干燥;
2、粉末充模:粉末均匀,高密度填充;
3、密封;
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