[发明专利]一种粉末成型管状坯的等静压成型方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及材料成型领域，具体涉及由粉末成型管状型坯的技术，所采用的粉末可以是陶瓷、金属、高分子材料的粉末以及它们的混合粉末；成型坯为管状，管状型坯的断面形状可以随具体的产品不同而呈各种形状。

背景技术

以粉末作为原料，通过粉末成型与烧结，可以制成各种管状的陶瓷、粉末冶金产品。在这个工艺路线中，粉末首先被聚结起来形成管状坯体，然后通过热处理(脱脂和烧结)形成管状制品。管状制品的密度、尺寸精度、表面光洁度以至于物理和化学性能等都与粉末成型工艺密切相关。

公知的成型粉末管状坯体的方法有以下四种：

一是普通干压法。将粉末充入由金属围成的空腔中，然后从两头压缩空腔而成型，由于粉末移动过程中与围成空腔的金属间产生摩擦，所得到的成型坯中存在着较大的密度差，该密度差会使成型坯在随后烧结过程中收缩不均，影响烧成坯的尺寸精度；为了避免成型坯中有较大的密度差，普通干压法一般只用于成型长/径比较小的管状产品。

二是注浆法。将粉末与水等液体混合制成浆料，将浆料充入型腔中，由于液体的脱除或原位固化，形成粉末管状坯体。该粉末管坯固相含量不高，在随后的脱水或脱脂过程中和随后的烧结过程中收缩很大，并且容易产生气泡、变形、开裂等缺陷，故该方法不太适合制备尺寸精度、表面光洁度要求都较高的管状制品。

三是挤制法。将粉体制成泥料，通过挤出机挤压，在挤出机的口模处成型。成型坯固化前，在重力作用下容易变形，长径比大大的坯体容易产生变形超差。由于有机物和水的含量较多，成型坯体在烧结前需要脱脂或脱水，收缩较大，容易产生气泡、裂纹等缺陷，尺寸精度也不易控制。

四是等静压成型。传统的方法是采用由外向里压的模式，即由金属内管和一个橡胶外套构成的管状形腔，将粉末填充该型腔中；密封型腔后，传压介质通过橡胶外套，将等静压施加于粉体，压向于金属内管。获得的型坯的密度较均匀，内壁的形状、尺寸精度和光洁度控制较好，但外表面较为粗糙，尺寸不易控制，须通过进一步的机加工才能获得高的尺寸精度和光洁度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末成型管状坯的等静压成型方法和模具，制备的型坯具有密度分布均匀、外形尺寸精度高和外表面光洁度高的特点。

一种粉末成型管状坯的等静压成型方法，具体为：将粉末填充于刚性外模管和弹性膨胀内模管之间形成的型腔，对型腔抽真空，密封，将等静压传压介质放入内模管，向等静压传压介质施加压力，内模管膨胀，使粉末向外模管方向压缩成型。

如图2所示，一种实现上述方法的成型模具，包括刚性外模管1、弹性膨胀内模管2、端塞6和抽气管7。弹性膨胀内模管2位于刚性外模管1内部，两模管之间的空腔形成型腔，型腔的两端分别设有端塞6，端塞6上设有抽气管7。

所述弹性膨胀内模管2由一根布满微小穿孔的支撑管9和一个管状橡胶套8组成，橡胶套8紧套在支撑管9外表面。

所述弹性膨胀内模管2为一橡胶管。

本发明的技术效果体现在：

本发明成型方法采用“固定外模、活动内模”的思路，即采用可以膨胀的内模2，使内模在等静压下可以活动，对粉末4压缩，如图1所示；采用一个不能移动的刚性体作为外模1，使粉末体的外形形状和尺寸在压缩过程保证不变，模拟外模的内形形状和尺寸；外模内形的形状、尺寸、表面的光洁度控制好了，就可以控制好粉末型坯的外形形状、尺寸、表面的光洁度，而外模管内形的尺寸和光洁度容易制造和修复。

采用此成型方法得到的管状粉末坯，兼具有一般等静压成型坯所具有的密度均匀、烧结变形小的优点，同时还具有外形尺寸精度高和外表面光洁度高的优点。本发明特别适合用于制备那些硬度高、难易加工、外形尺寸精度和外表面光洁度要求很高的、尺寸较大的管形制品，如隧道窑道辊、连续热处理炉底辊、轧辊等，也可用于其它管状零部件，图3给出了采用本发明制备的不同断面形状的管状粉末坯。

附图说明

图1为等静压方法原理示意图；

图2为模具结构示意图；

图3为采用本发明制备的不同断面形状的管状成型坯示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。

实例1制备内内径35mm、外径50mm、长1500mm的莫来石管状型坯。