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陶瓷干压成型
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陶瓷干压成型也叫模压成型。其特点是粘结剂含量较低,只有百分之几(一般为7%~8%),不经干燥可以直接焙烧,坯体收缩小,可以自动化生产。

一、干压成型

干压成型(dry pressing)是将粉料加少量结合剂,按前面所讲到的造粒方式先经造粒,然后将造粒后的粉料置于钢模中,在压力机上加压形成一定形状的坯体。适合压制高度为0.3~60 mm、直径为5~500 mm、形状简单的制品。

陶瓷干压成型
陶瓷干压成型

二、干压成型的工艺原理

干压成型的实质是在外力作用下,颗粒在模具内相互靠近,并借内摩擦力牢固地把各颗粒联系起来,保持一定形状。这种内摩擦力作周在相互靠近的颗粒外围结合剂薄层上。无论何种情况,当颗粒接触时,R,将大于尺:,R。相当于微孔半径或微孔隙,这样由于微孔压会把各颗粒拉近紧贴,也即通常所说的“粘着力”( adhesion)。

(a)球形接触;(b)尖顶接触

干压坯体可以看做是由一个液相(结合剂)层、空气、坯料组成的三相分散体系。如果坯料的颗粒级配和造粒恰当,堆集密度比较高,那么空气的含量可以大大减少。随着压力增大,坯料将改变外形,相互滑动,间隙被填充减少,逐步加大接触,相互贴紧。由于颗粒之间进一步靠近,使胶体分子与颗粒之间的作用力加强,因而坯体具有一定的机械强度。如果坯料颗粒级配合适,结合剂使用正确,加压方式合理,干压法可以得到比较理想的坯体密度。

三、加压方式和压力分布

在干压成型中,加压方式有简单加压和双面加压两种。由于加压方式不同,压力在模具内及粉料间摩擦、传递与分布情况也不同,因而坯体的密度也不相同。

1.单面加压

单面加压时,压力只通过模具塞由上加压,这时由于粉料之间以及粉料与模壁之间的摩擦阻力,产生压力梯度,越往下压力越小,压力分布不均,D为直径。从图上可以看出,L/D值愈大,则坯体内压强差也愈大。压成的坯体在上方及近模壁处密度最大,而下方近模壁处以及中心部位则密度最小。单面粉压坯体的压力分布

(a)矮模,L/D-0. 45;(b)高模,L/D=1. 75

2.双面加压

双面加压与单面加压相比,在于上下同时受压,此时各种摩擦阻力的情况并不改变,但是其压力梯度的有效传递距离短了,由于摩擦力而带来的能量损失也减少了。在这种情况下,坯体的密度相对均匀多了。由图1-2-16看出,制品的高度愈小,即L/D愈小,则密度的均匀性愈好。双面加压,坯体的中心部位密度较小。不论单面加压还是双面加压,如果模具施以润滑剂,压力梯度会有所降诋。

四、加压速度与保压时间

实践表明,加压速度与保压时间对坯体性能有很大影响,即与压力的传递和气体的排除有很大的关系。如果加压过快,保压时间过短,气体不易排出。同样,当压力还未传递到应有的深度时,外力就已卸掉,显然难以得到较为理想的坯体质量。当然,如果加压速度过慢,保压时间过长,使得生产效率降低,也是没有必要的,因此,应根据坯体的大小、厚薄和形状来调整加压速度和保压时间。一般对于大型、壁厚、高度大、形状较为复杂的产品,开始加压宜慢,中间可快,后期宜慢,并有一定的保压时间,这样有利于气体的排除和压力的传递。如果压力足够大时,保压时间可以短些。不然,加压速度不当,排不出气体,会出现鼓泡、夹层和裂纹等。 对于小型薄片坯体,在这方面要求不严格,加压速度可以适当加快,以便提高生产效率。

五、干压成型的优缺点

干压成型在特种陶瓷生产中是较常用的成型方法,因为它具有工艺简单,操作方便,周期短,效率高,便于实行自动化生产。此外,坯体密度大,尺寸精确,收缩小,机械强度高,电性能好。

但干压成型对大型坯体生产有困难,首先模具磨损大、加工复杂、成本高;其次加压只能上下加压,压力分布不均,致密度不均,收缩不均,会产生开裂、分层等现象。随着现代化成型方法的发展,这一缺点为等静压成型所克服!

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