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一文了解等靜壓成型技術

 談到等靜壓技術，記得在之前的文章中我們講到過，由于我國的生產工藝相對落后，國外又對我國實施技術封鎖，尤其是等靜壓制備方法，技術門檻高，設備綜合指標苛刻且費用昂貴，所以一直未被攻克，長期處于“真空”狀態，嚴重制約著我國高端氮化硅陶瓷材料的發展。

其實不僅是陶瓷行業，同時也制約著整個粉末成型行業的發展。一個成型技術令一個工業大國長期受制，可見這項技術的價值所在。

等靜壓成型原理

等靜壓成型技術是將待壓試樣粉體置于高壓容器中，利用液體或氣體介質不可壓縮的性質和均勻傳遞壓力的性質從各個方向對試樣進行均勻加壓，當液體介質通過壓力泵注入壓力容器時，根據流體力學原理，其壓強大小不變且均勻地傳遞到各個方向。此時高壓容器中的粉體在各個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

等靜壓技術是一種能夠為制品提供各向同性、超高成型壓力的成型技術。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施以高溫，在高溫高壓的作用下，使制品得以燒結或致密化。熱等靜壓設備由高壓容器、加熱爐、壓縮機、真空泵、儲氣罐、冷卻系統和計算機控制系統組成，其中高壓容器為整個設備的關鍵裝置。



（熱等靜壓示意圖）

冷等靜壓技術是在常溫下，通過用橡膠或塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質，主要用以粉體材料成型，為進一步燒結或熱等靜壓工序提供坯體。冷等靜壓技術又分為濕袋法和干袋法兩種。



（冷等靜壓設備）

濕袋法等靜壓是將坯料(或提前預壓處理)包封在彈性的塑料或橡膠模具內，密封后放入高壓缸內，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，適用于小規模生產。但每次都要進行手工裝袋、卸袋操作，生產效率不高。此方法主要用于大型、異形件的生產。

干袋法等靜壓是將彈性模具半固定，不浸泡在液體介質中，而是通過上下活塞密封。壓力泵將液體介質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，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。

溫等靜壓技術溫等靜壓技術，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實的坯體。

等靜壓技術優勢及劣勢

優勢：

等靜壓成型的制品密度高。
壓坯的密度均勻一致。
因為密度均勻，所以制作長徑比可不受限制，這就有利于生產棒狀、管狀細而長的產品。
等靜壓成型工藝，一般不需要在粉料中添加潤滑劑，這樣既減少了對制品的污染，又簡化了制造工序。
等靜壓成型的制品，性能優異，生產周期短，應用范圍廣。
劣勢：

等靜壓成型工藝的缺點是，工藝效率較低，設備昂貴。
應用

冷等靜壓技術在陶瓷工業、粉末冶金、碳素石墨制品、食品加工行業有廣泛的應用。

熱等靜壓技術可以應用于改善金屬材料的組織結構，生產近凈尺寸金屬部件，特種陶瓷的熱壓燒結，陶瓷、硬質合金的致密化處理，消除或修復產品缺陷等。

參考來源：

[1]朱志斌等.等靜壓技術的應用與發展

[2]劉慧淵等.熱等靜壓技術的發展與應用

[3]王勇兵等.熱等靜壓技術在材料致密化中的應用

[4]姜卓鈺等.等靜壓技術在材料加工領域的應用現狀