等靜壓工作原理為帕斯卡定律:“在密閉容器內(nèi)的介質(zhì)(液體或氣體)壓強,可以向各個方向均等地傳遞。” 等靜壓技術(shù)已有70多年的歷史,初期主要應用于粉末冶金的粉體成型;近20年來,等靜壓技術(shù)已廣泛應用于陶瓷鑄造、原子能、工具制造、塑料、超高壓食品滅菌和石墨、陶瓷、永磁體、高壓電磁瓷瓶、生物藥物制備、食品保鮮、高性能材料、軍工等領(lǐng)域。
冷等靜壓技術(shù),(Cold Isostatic Pressing,簡稱CIP)是在常溫下,通常用橡膠或塑料作包套模具材料,以液體為壓力介質(zhì) 主要用于粉體材料成型,為進一步燒結(jié),煅造或熱等靜壓工序提供坯體。一般使用壓力為100~ 630MPa。 熱等靜壓技術(shù)(hot isostatic pressing,簡稱HIP)HIP ,是一種在高溫和高壓同時作用下,使物料經(jīng)受等靜壓的工藝技術(shù),它不僅用于粉末體的固結(jié).傳統(tǒng)粉末冶金工藝成型與燒結(jié)兩步作業(yè)一并完成,而且還用于工件的擴散粘結(jié),鑄件缺陷的消除,復雜形狀零件的制作等。在熱等靜壓中,一般采用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質(zhì),包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ,工作壓力常為100~200MPa。
等靜壓技術(shù)作為一種成型工藝,與常規(guī)成型技術(shù)相比,具有以下特點:
a.等靜壓成型的制品密度高,一般要比單向和雙向模壓成型高5 ~l5 。熱等靜壓制品相對密度可達99 8%~99.09% 。
b.壓坯的密度均勻一致。在模壓成型中,無論是單向、還是雙向壓制,都會出現(xiàn)壓坯密度分布不均現(xiàn)象。這種密度的變化在壓制復雜形狀制品時,往往可達到10% 以上。這是由于粉料與鋼模之間的摩擦阻力造成的。等靜壓流體介質(zhì)傳遞壓力,在各方向上相等。包套與粉料受壓縮大體一致,粉料與包套無相對運動,它們之間的摩擦阻力很少,壓力只有輕微地下降,這種密度下降梯度一般只有1% 以下,因此,可認為坯體密度是均勻的。
c.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(chǎn)棒狀、管狀細而長的產(chǎn)品。
d.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。
e.等靜壓成型的制品,性能優(yōu)異,生產(chǎn)周期短,應用范圍廣。等靜壓成型工藝的缺點是,工藝效率較低,設(shè)備昴貴。本文著重介紹冷等靜壓技術(shù)的應用,以及冷等靜壓設(shè)備的一些情況。