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1、等静压成型摘要：介绍了等静压成型工艺的工艺原理、工艺特点、发展概况和前景，研究了研究了等静压成形过程中各种质量缺陷产生的原因和危害性，并提出了相应的预防措施，以提高产品的生产效率和产品质量。关键词：等静压 原理 特点 工艺缺陷 预防措施1简要介绍（1）等静压成型等静压成型是将待压试样置于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器时，根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向。此时高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。通过上述方法使瘠性粉料成型致密坯体的方法称为等静压法。起（2）静压成
2、型的过程等静压成型的过程 包括 1.初期成型压力较小时，粉体颗粒迁移和重堆积阶段。2.中期压力提高，粉体局部流动和碎化阶段。3.后期压力最大时，粉体体积压缩，排出气孔，达到致密化阶段。（3）等静压成型的工艺特点静压成型的特点 与等静压成型方法原理近似的是轴向压制成型。轴向压制成型为单向或双向压力压制，粉料与模具的摩擦力较大，压力沿压制方向会产生压力损失，使坯体各部分的密度不均匀。而等静压成型时液体介质传递的压力在各个方向上等是相等的。弹性模具在受到液体介质压力时产生的变形传递到模具中的粉料，粉料与模具壁的摩擦力小，坯体受力均匀，密度分布均一，产品性能有很大提高。与一般的钢模压制法相比还有下列优
3、点。1）具有凹形、空心等复杂形状的制件。2）末提与弹性模具的相对移动很小，所以摩擦消耗也很小，单位压制压力比钢模压制成型时低。3）属和非金属粉末，压坏密度分布均匀，对难容金属粉末及其化合物尤为有效。4）密，强度较高，便于加工和运输。（4）等静压成型的分类 1 ）湿式等静压将预压好的坯料包封在弹性的塑料或橡胶模具内，密封后放入高压缸内，通过液体传递使坯体受压成型。2）干式等静压：将弹性模具半固定，不浸泡在液体介质中，而是通过上下活塞密封。压力泵将液体介质注入到高压缸和加压橡皮之间，通过液体和加压橡皮将压力传递使坯体受压成型。3）广义的等静压成型还分为冷等静压和热等静压（广义的等静压成型还分为冷等
4、静压和热等静压 Hot isostatic pressing），冷等静压是在常温下对工件进行成型的等静压法。热等静压是在指在高温高压下对工件进行等压成型烧结一种特殊烧结方法。热等静压主要应用于高性能的粉末材料制品的成型，如粉末冶金高温合金、粉末冶金高速钢、陶瓷材料等的工业生产。2.等静压工艺流程及设备类型及特点（1）工艺流程1）粉体预处理，对瘠性粉料等静压成型工艺也需要对粉体进行预处理，通过造粒工艺提高粉体的流动性，加入粘结剂和润滑剂减少粉体内摩擦力，提高黏结强度，使之适应成型工艺需要。2. 成型工艺，包括装料、加压、保压、卸压等过程。装料应尽量使粉料在模具中装填均匀，避免存在气孔；加压时应求
5、平稳，加压速度适当；针对不同的粉体和坯体形状，选择合适的加压压力和保压时间；同时选择合适的卸压速度。3. 成型模具，等静压对成型模具有特殊的要求，包括有足够的弹性和保形能力；有较高的抗张抗裂强度和耐磨强度；有较好的耐腐蚀性能，不与介质发生化学反应；脱模性能好；价格低廉，使用寿命长。一般湿式等静压多使用橡胶类模具，干式等静压模具多使用聚氨酯、聚氯乙烯等材料。（2）等静压设备常用的冷等静压机的工作压力可高达 6500kgf/cm2。按照容器密封结构不同，冷等静压机可分为螺纹式和框架式两类。螺纹式冷等静压机结构简单，但操作劳动强度大，使用过程螺纹磨损严重，通常是容器（缸体）小的等静压机；框架式冷等静
6、压机，设备虽然复杂，但安全可靠，操作简便，通常是容器（缸体）较大的压机。热等静压设备通常由装有加热炉体的高压容器、高压气体介质输送、电气、测温和冷却等系统组成(图 2)。直到 70 年代末,虽然最大的热等静压机的缸体尺寸为直径 3050mm，长度 9150mm；最高气体压力为 10500kgf/cm2；最高加热温度为 2700。但工业生产用的热等静压机一般压力为 15002000kgf/cm2，温度为 1500。采用热等静压固结粉末时，将粉末预成型制成坯料或通过振动将粉末直接装入硬质包套中。包套封焊前需在室温或加温抽真空过程中封焊。封焊后的包套放入高压容器。然后，可先打入气体（低于最终气压），
7、再进行升温，由于气体的加热膨胀最终达到所规定的气体压力；也可同时升温和加压。热等静压工艺中，包套的抽空和密封对产品质量有明显的影响，是热等静压工艺的关键之一。包套一般采用金属（软钢、不锈钢、钛等）或陶瓷材料制成。最早采用的是金属包套，适于生产简单形状的制品；陶瓷包套性脆、不致密，需放在金属套中，两层包套之间的间隙用传压介质(陶瓷粉末)填充，陶瓷包套材料适用于形状复杂和尺寸精密的制品。（3）等静压成型的几种常见缺陷及原因分析1）粘模多出现在管状坯体的内表面(一般成形管状坯体采用内有金属芯轴，外由弹性模具组成的模具结构)，在坯体等静压成形后脱模时，粉料团块与金属芯轴的表面粘接在一起，导致脱模困难，
8、或因粘接力过大导致脱模时模具表面局部粘接了坯体导致坯体表面缺损或局部缺损的现象。这主要是由于模具表面对粉料存在一定的吸附力，吸附力较大时容易出现粘模的现象；其次原料中的水分含量高时，模具对原料的吸附力就更大，也容易出现粘模的现象；另外，模具表面粗糙或被划伤，粉料与模具表面接触面积就更大，也容易出现粘模的现象。2）柸体的外形出现变形坯体的外形出现颈部：在柱状或管装的坯体外侧上端坯体尺寸逐步缩小，与坯体整体外圆尺寸相差较大，这主要是由于粉料的流动性较差，粉料的填充性能差，导致粉料填充不均匀造成的；也与成形前填料有关，底部由于粉料的重力作用，粉料填充相对比较密实，而上端填料相对比较松散，从而导致粉料
9、填充不均匀。出现不规则波浪形外表面：主要由于粉料的流动性差导致粉料填充的均匀性较差；也与橡胶模具袋或塑料模具袋无支撑，模具袋的弹性较大在粉料的重力作用下导致局部出现不均匀的情况。出现弯曲形的不规则外形：这种缺陷容易出现在细长形实心的坯体上，主要是由于橡胶模具袋无支撑而形成的，而坯体各部位并非同时受到相同的压力，压力在传递的过程中需要时间。出现两端大中间小的不规则外形：这种缺陷主要是因为粉料松装密度较大，压制过程中粉料压缩太大而形成的；也可能是模具设计时用于密封的材料与中间筒状的弹性材料厚度或弹性不一致造成的，因为在压力传递的过程中，厚度较薄或弹性较好的模具能更快更好将液体所受的压力传递给模具内
10、的粉料，粉料在受到压力后会局部产生位移，粉料颗粒就向阻力较小的两端移动。3）柸体出现不同程度的裂纹轴向裂纹：多出现在管状或柱状坯体的一端，主要是由于成型卸压后坯体有一定的回弹，如果坯体强度较低，脆性大，回弹就会引起坯体沿轴向形成裂纹。径向裂纹：多出现在形状较复杂的坯体，如带盲孔的坯体，这种裂纹主要出现在实心坯体与空心坯体的交接处，主要是因为实心部分和空心部分粉体的压缩不一致，处； 交界处的粉料颗粒等静压成形的过程中径向会发生较大的相对位移，因而会出现径向裂纹，有时甚至出现坯体断裂。不规则层裂：多出现在空心管状、壁厚较厚的坯体两端的内表面，具体：表现为坯体出现不规则分层，但裂纹并未贯通。主要是装
11、填粉料较厚，在加压的过程中，造成粉料颗粒形成较大的位移，如果磨具表面有划伤或粗糙度较大，在粉料移动的过程中部分颗粒会受到模具表面的摩擦阻力，但随着成形压力的进一步增大，粉体进一步收缩，坯体内表面就会形成不规则的层裂；另外颗粒越细、水分越大的粉料受模具表面摩擦力的影响更大，更容易出现层裂。4）浸油或浸水主要是由于模具设计不合理或密封措施不到位造成的液体泄漏，另外保压时间过长造成液体泄漏的风险也更大。（4）等静压成形缺陷的预防措施1）模具的设计和制作设计模具时首先应考虑模具的密封措施是否恰当、是否易于操作。金属芯轴：选择硬度较高的金属材料加工芯轴，芯轴的表面一般要经过磨加工，以便保证模具的尺寸公差
12、、形位公差和表面粗糙度，加工精度越精越好，一般金属芯轴表面的粗糙度不大于04 m，有利于改善粘模和层裂的现象。弹性模具：选择厚度合适、弹性适当的材料制作模具。模具太厚或弹性较差会阻碍压力的传递，模具太薄或弹性太好无法保证坯体的外形，必要时需采用辅助的刚性材料加以支撑让坯体保形。2）原料造粒粉的控制水份：严格控制造粒粉的水份，有利于改善粘模和分层的现象，另外粉料中水分容易造成颗粒间的凝集，从而降低了粉料的流动性和填充性，造粒粉的水份一般控制在08 以下比较合适。粘结剂：原料中的粘结剂含量越高，等静压成形后的坯体的强度就越高，因此，合适的粘结剂含量有助于改善坯体裂纹的形成，造粒粉中粘结剂的含量一般
13、控制在051 比较合适。松装密度：松装密度越大，造粒粉的流动性越好，粉料的填充性就越好，有利于改善坯体外形变形。颗粒形貌：造粒粉球形颗粒所占比例越高，粉料的松装密度就越大，粉料的流动性和填充性会越好，因此要求造粒粉的球形颗粒所占比例达到95 以上。粒径：造粒粉球形颗粒的粒径越大，粉料的松装密度就越大，流动性就更好，因此要求造粒粉中粗颗粒所占的比例要合适。添加剂的使用：对于容易出现不规则层裂的坯体适当添加润滑剂，有利于减小粉料与模具表面的摩擦力，可以大大改善坯体出现层裂的现象，但要注意添加剂的均匀性。3）成形工艺参数的选择根据坯体的形状和尺寸选择合适的成形压力、保压时间和卸压速度，有利于提高成型
14、坯体的合格率。4）精细的操作操作时要保证填料的密实程度均匀一致，操作过程中注意做好密封措施，避免发生液体泄漏而导致的坯体浸水或浸油的情况发生。3 .制品特点种类及应用发展【主要制品特点、种类等，并举例说明其应用】 陶瓷生产的火花塞、瓷球、柱塞、真空管壳等产品，显示出越来越广阔的应用前景小结：等静压工艺制品具有组织结构均匀，密度高，烧结收缩率小，模具成本低，生产效率高，可成型形状复杂、细长制品和大尺寸制品和精密尺寸制品等突出优点，是目前一种较先进的成型工艺，以其独特的优势开始替代传统的成型方法，如陶瓷生产的火花塞、瓷球、柱塞、真空管壳等产品，显示出越来越广阔的应用前景等静压成形缺陷严重地影响了坯
15、体的质量和生产效率，提高了工人的劳动强度和原材料消耗，增加了生产成本。在等静压生产的过程中，选择合适的弹性模具，提高金属模具的加工精度；控制好原料的造粒粉水份、粘结剂含量、松装密度、粉料形貌和粒径；选择合适的等静压成形压力和保压时间；生产过程中精细操作，做好密封措施，能有效地解决等静压成形过程中的缺陷，提高产品合格率及企业的经济效益。文献：1. 杜丽娟 材料成型工艺 哈尔滨工业大学出版社 1442. .段光福;简本成;孟德;郭建平陶瓷造粒粉粘模原因分析及防护期刊论文-现代技术陶瓷 2008(04)3. 吴伶俐，宋宾等静压成形缺陷分析与预防期刊论文- 山东陶瓷第 35 卷第 3 期 2012 年 6 月
