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一文了解等靜壓成型技術(shù)

 談到等靜壓技術(shù)，記得在之前的文章中我們講到過，由于我國(guó)的生產(chǎn)工藝相對(duì)落后，國(guó)外又對(duì)我國(guó)實(shí)施技術(shù)封鎖，尤其是等靜壓制備方法，技術(shù)門檻高，設(shè)備綜合指標(biāo)苛刻且費(fèi)用昂貴，所以一直未被攻克，長(zhǎng)期處于“真空”狀態(tài)，嚴(yán)重制約著我國(guó)高端氮化硅陶瓷材料的發(fā)展。

其實(shí)不僅是陶瓷行業(yè)，同時(shí)也制約著整個(gè)粉末成型行業(yè)的發(fā)展。一個(gè)成型技術(shù)令一個(gè)工業(yè)大國(guó)長(zhǎng)期受制，可見這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值所在。

等靜壓成型原理

等靜壓成型技術(shù)是將待壓試樣粉體置于高壓容器中，利用液體或氣體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)通過壓力泵注入壓力容器時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個(gè)方向。此時(shí)高壓容器中的粉體在各個(gè)方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。通過上述方法使瘠性粉料成型為致密坯體的方法稱做等靜壓法。

分類

等靜壓技術(shù)是一種能夠?yàn)橹破诽峁└飨蛲浴⒊叱尚蛪毫Φ某尚图夹g(shù)。按成型溫度的不同，可分為熱等靜壓(HIP)、溫等靜壓(WIP)及冷等靜壓(CIP)三類。

熱等靜壓工藝是將制品放置到密閉的容器中，向制品施加各向同等壓力的同時(shí)施以高溫，在高溫高壓的作用下，使制品得以燒結(jié)或致密化。熱等靜壓設(shè)備由高壓容器、加熱爐、壓縮機(jī)、真空泵、儲(chǔ)氣罐、冷卻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中高壓容器為整個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵裝置。



（熱等靜壓示意圖）

冷等靜壓技術(shù)是在常溫下，通過用橡膠或塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質(zhì)，主要用以粉體材料成型，為進(jìn)一步燒結(jié)或熱等靜壓工序提供坯體。冷等靜壓技術(shù)又分為濕袋法和干袋法兩種。



（冷等靜壓設(shè)備）

濕袋法等靜壓是將坯料(或提前預(yù)壓處理)包封在彈性的塑料或橡膠模具內(nèi)，密封后放入高壓缸內(nèi)，通過液體傳遞使坯體受壓成型。這種方法可改變塑性包套的形狀和尺寸，制品靈活性很大，適用于小規(guī)模生產(chǎn)。但每次都要進(jìn)行手工裝袋、卸袋操作，生產(chǎn)效率不高。此方法主要用于大型、異形件的生產(chǎn)。

干袋法等靜壓是將彈性模具半固定，不浸泡在液體介質(zhì)中，而是通過上下活塞密封。壓力泵將液體介質(zhì)注入到高壓缸和加壓橡皮之間，通過液體和加壓橡皮將壓力傳遞使坯體受壓成型。這種方法可連續(xù)操作，即把模具上蓋打開，裝料，然后蓋好上蓋加壓成型，出料時(shí)，把上蓋打開，通過底部的頂棒把壓坯從上邊頂出去。操作周期短，適用于成批生產(chǎn)。

溫等靜壓技術(shù)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。

等靜壓技術(shù)優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：

等靜壓成型的制品密度高。
壓坯的密度均勻一致。
因?yàn)槊芏染鶆颍灾谱鏖L(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。
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。
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。
劣勢(shì)：

等靜壓成型工藝的缺點(diǎn)是，工藝效率較低，設(shè)備昂貴。
應(yīng)用

冷等靜壓技術(shù)在陶瓷工業(yè)、粉末冶金、碳素石墨制品、食品加工行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。

熱等靜壓技術(shù)可以應(yīng)用于改善金屬材料的組織結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)近凈尺寸金屬部件，特種陶瓷的熱壓燒結(jié)，陶瓷、硬質(zhì)合金的致密化處理，消除或修復(fù)產(chǎn)品缺陷等。

參考來源：

[1]朱志斌等.等靜壓技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

[2]劉慧淵等.熱等靜壓技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

[3]王勇兵等.熱等靜壓技術(shù)在材料致密化中的應(yīng)用

[4]姜卓鈺等.等靜壓技術(shù)在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀