等靜壓成型工藝流程及其在溫等靜壓機中的應(yīng)用

等靜壓成型是一種利用高壓氣體或液體作為傳壓介質(zhì)，對粉末或燒結(jié)坯料施加各向均等的靜壓力，使其形成高致密度坯料或零件的方法。等靜壓成型根據(jù)成型和固結(jié)溫度的高低，可以分為冷等靜壓、溫等靜壓和熱等靜壓三種。本文將介紹冷等靜壓和溫等靜壓的工藝流程，并舉例說明其在溫等靜壓機中的應(yīng)用。
冷等靜壓成型
冷等靜壓成型是在常溫或低溫下進行的等靜壓成型，主要用于制備粉末冶金、陶瓷、復(fù)合材料、超硬材料等領(lǐng)域的坯料或零件。冷等靜壓成型的一般工藝流程如下：
1. 原料準(zhǔn)備：將所需的粉末按比例混合，并添加適量的粘結(jié)劑和潤滑劑，以提高粉末的流動性和降低摩擦阻力。
2. 模具設(shè)計：根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、密度和孔隙率要求，設(shè)計合適的模具。模具通常由上下兩部分組成，上模和下模。上模上設(shè)有供料孔和排氣孔，下模上有產(chǎn)品的形狀空腔。模具材料要求有足夠的強度和韌性，以承受高壓力，并能與粉末分離。
3. 成型工藝：將混合好的粉末放入模具中，然后施加一定的預(yù)壓力，使粉末在模具中緊密排列，形成初步的形狀。然后繼續(xù)施加更高的主壓力，使粉末更加緊密地排列在一起。同時，通過模具中的供料孔，將剩余的粉末補充到空腔中，以保證成型后的產(chǎn)品形狀和尺寸的一致性。在主壓完成后，需要繼續(xù)施加一定的保壓力，以保持粉末的形狀和密度穩(wěn)定。保壓時間的長短取決于粉末的性質(zhì)和產(chǎn)品的要求。在成型過程中，通過模具中的排氣孔，將產(chǎn)生的氣體排出，以防止氣泡和孔洞的產(chǎn)生。
4. 脫模工藝：在成型完成后，將上下模分開，取出成型好的產(chǎn)品。由于冷等靜壓成型的壓力較大，通常需要使用專用的設(shè)備和工具來進行脫模。
5. 后續(xù)處理：冷等靜壓成型后的產(chǎn)品通常還需要進行后續(xù)處理，以提高其性能和表面質(zhì)量。常見的后續(xù)處理包括燒結(jié)、熱處理、表面處理等。
溫等靜壓成型
溫等靜壓成型是在高于常溫但低于燒結(jié)溫度的溫度下進行的等靜壓成型，主要用于制備高溫合金、鈦合金、陶瓷、復(fù)合材料等領(lǐng)域的坯料或零件。溫等靜壓成型的一般工藝流程如下：
1. 原料準(zhǔn)備：將所需的粉末按比例混合，并添加適量的粘結(jié)劑和潤滑劑，以提高粉末的流動性和降低摩擦阻力。
2. 模具設(shè)計：根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、密度和孔隙率要求，設(shè)計合適的模具。模具通常由上下兩部分組成，上模和下模。上模上設(shè)有供料孔和排氣孔，下模上有產(chǎn)品的形狀空腔。模具材料要求有足夠的強度和韌性，以承受高壓力，并能與粉末分離。同時，模具材料要求有良好的耐熱性，以承受高溫。
3. 成型工藝：將混合好的粉末放入模具中，然后施加一定的預(yù)壓力，使粉末在模具中緊密排列，形成初步的形狀。然后將模具放入加熱爐中，升溫至所需溫度。由于氣體體積膨脹，容器內(nèi)的壓力也升至所需壓力，在高溫、高壓共同作用下完成成形和固結(jié)。在固結(jié)完成后，降溫至常溫，并保持一定的保壓力，以保持粉末的形狀和密度穩(wěn)定。
4. 脫模工藝：在成型完成后，將上下模分開，取出成型好的產(chǎn)品。由于溫等靜壓成型的壓力較大，通常需要使用專用的設(shè)備和工具來進行脫模。
5. 后續(xù)處理：溫等靜壓成型后的產(chǎn)品通常還需要進行后續(xù)處理，以提高其性能和表面質(zhì)量。常見的后續(xù)處理包括熱處理、表面處理等。
溫等靜壓機
溫等靜壓機是一種專用于進行溫等靜壓成型的設(shè)備，由高壓容器、加熱爐、壓縮機、真空泵、冷卻系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成。其中高壓容器為整個設(shè)備的關(guān)鍵裝置。溫等靜壓機的工作原理如下：
1. 將混合好的粉末或粉末壓坯裝入包套中，抽去吸附在粉末表面、粉末間空隙和包套內(nèi)的氣體；
2. 將包套真空密封后置于有加熱爐的高壓容器中；
3. 密封高壓容器后泵入惰性氣體（即傳壓介質(zhì)）至一定壓力；
4. 升溫至所需溫度，因氣體體積膨脹，容器內(nèi)的壓力也升至所需壓力，在高溫、高壓共同作用下完成成形和固結(jié)；
5. 用機械或酸浸方法除去包套，得到制品。
溫等靜壓機在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價值，為各行各業(yè)提供了高質(zhì)量的零部件和產(chǎn)品。例如：
- 溫等靜壓機可以用于制造高性能的高溫合金、鈦合金、陶瓷、復(fù)合材料等零件，用于航空、航天、核能、汽車等領(lǐng)域；
- 溫等靜壓機可以用于制造高純度的金屬或非金屬材料，用于電子、光學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域；
- 溫等靜壓機可以用于制造高強度的超硬材料，用于切削、磨削、鉆孔等領(lǐng)域。