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收藏词条   编辑词条 粉末冷等静压成形

创建时间:2008-08-02

将粉末或粉末压坯在室温施以各向均匀相等压力的粉末特殊成形方法。按弹性模具是否固定在压力容器上,分湿袋式和干袋式两类。不专门说明时,冷等静压成形一般均指湿袋式冷等静压成形。

湿袋式冷等静压成形图1为装置示意图。典型操作过程为:在弹性模中装入粉末,振实后用橡皮塞塞紧并密封;将密封好的弹性模放入压力容器内;密封容器,开动高压油泵至容器内达到最终压力。依照巴斯喀原理,粉体受到各向均等的压力,从而成形。冷等静压成形方法的优点是:(1)能压制模压所不能压制的复杂形状的零件。例如,飞机液压钛接头,在海水中使用的球阀钛球,Ti-6AI-4V透镜座等。从而可大量减少加工余量,节省昂贵金属。(2)可压制长径比很大的管件、螺纹或逐节变径杆件。常用来压制不锈钢、钛过滤器。(3)由于粉体各向均衡受压,因此可获得密度高且分布均匀、强度较高的压坯。在压制难压粉末,可不加成形添加剂在较低压力下获得高质量压坯,从而可成为随后热致密化工序(热轧、热挤等)的前期工序。(4)能压制各部分具有不同性质的压层零件、带镶块的零件等。缺点是:压坯尺寸难于精确控制,压坯表面粗糙度高,生产率低于自动模压等。

图1 湿袋式冷等静压成形装置示意图

1-排气塞;2-压紧螺帽;3-密封塞;4-金属密封圈;5-橡皮塞;

6-压力容器;7-高压液体压力方向;8-弹性模;9-粉末;10-高压液体入口

冷等静压装置主要由高压容器和超高压泵组成。高压容器可设计成单层简体、双层筒体或钢丝(带)缠绕式简体;按结构可设计为螺纹式(图1)和框架式。螺纹式压力容器的装卸料口是靠螺纹密封塞来密封的,密封塞同时承受轴向压力。这种结构的优点是:结构比较简单,投资较少。缺点是:螺纹在使用中有磨损,操作劳动强度较大。框架式结构压力容器一般也是缠绕的。内层为一钢质空心圆柱体,外层缠以高强度钢丝(带)。用缠绕的框架承受高压容器的轴向压力。这种等静压装置具有结构紧凑、体积小、能力高、操作方便、自动化程度较高、安全可靠等特点。

作为传压介质,应选择对人体无害、压缩性小、无腐蚀和与模具相容的液体。通常有蓖麻油、乳化液、煤油以及煤油和变压器油的混合液(1:1)。常用的弹性模材料有:模用橡胶、浸渍乳胶、聚氯乙烯、硅有机树脂、聚氨基甲酸酯等。一个通用的聚氯乙烯料配方是:聚氯乙烯树脂100份(质量),苯二甲酸二辛脂100份,三盐基硫酸铅3~5份,硬脂酸0.3份。

冷等静压技术是美国麦丁(H.D.Madden)于1913年发明的,1917年库利奇(w.D.coolidge)采用此技术压制钨、钼等高熔点金属粉末部件。此后,德国也采用这一技术来制取大型钨制品。50年代初期,被用于压208制原子能材料,随后在陶瓷工业中也得到应用。开始,多为螺纹式筒体结构,60年代初期,瑞典的艾西亚(ASEA)公司研制成预应力钢带缠绕框架式冷等静压机(通称Quintus等静压机)。80年代以来,各种形式的自动或半自动的冷等静压机相继出现。例如,德国的多尔斯特(Dorst)公司生产的PI型自动小型冷等静压机、日本日机装公司研制的冷等静压机,其自动化程度都很高。

干袋式冷等静压成形图2是装置示意图。弹性模(亦称干袋)长久地固定在容器内。压制过程是:将粉末装入干袋;利用压力机上冲头封闭压力容器;泵入液体介质对干袋施压;压制结束后上冲头离开容器;取出压坯。因为成形过程中弹性模不从容器中取出,操作人员不与液体介质接触,故称“干袋”。此法的主要优点是操作简单,易于实现自动化,生产率高,单台压机可达500~3800件/h,劳动条件好,不需昂贵的大型高压容器和高压泵。主要缺点是不适于制造大型和形状特别复杂的零件。一般用于制造球、管、过滤器、小砂轮和火花塞等。

图2  干袋式冷等静压成形装置示意图

1-上盖板;2-弹性模(干袋);3-支承件;4-粉末;5-高压液体入口

此法最早是1939年美国专利报道的。之后发展了多种结构形式的装置。除图2所示结构外,还有旋转式压机、三位置压机等。

由于干袋固定在容器上,不像湿袋那样随时可以更换、且变形频繁、速度高,在固定部位承受拉应力,不允许有残余变形,因此对弹性模材质的要求比湿袋的要求高。对干袋材质的要求有:有足够的硬度,耐磨损,高的破裂强度,高的弹性,不易产生永久变形,易于制造。常用的材料有:天然橡胶,氯丁橡胶,聚氨基甲酸酯等。据认为,聚氨基甲酸酯是较理想的干袋弹性模材料。

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最近更新:2015-12-29
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