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等静压内压成型的研究与应用总结分析报告 等静压内压成型的研究与应用总结分析报告 项目概况 目前，等静压毛坯成型采用径向和轴向同时压缩方式，毛坯最大成型外径Φ390mm。而等静压有效缸径530mm。为了能充分发挥等静压机缸径的优势，成型直径大于390mm毛坯，重新对等静压成型模具进行设计。新模具主要采用轴向毛坯压缩，径向不压缩方式，实现毛坯外径尺寸最大值。 立项目的、目标 1.生产出外径大于400的陶瓷产品。 2.提供模具设计方案、压坯工艺。 项目实施的主要内容、总体思路 充分了解公司现有等静压设备、工艺，参考国内外其它厂家的生产实践，设计一种易操作、成品率高的等静压内压模具，及成型工艺，以实现应用现有等静压机生产直径大于400mm陶瓷产品的目标。 采用的方法和具体措施 内压模具要在高压下，径向不传递压力或者传递压力较小，压力主要通过轴向传递。因此，模具径向需设计刚性材料，轴向设计具有较大弹力材料。借鉴等静压现有模具设计，内压成型模具径向采用45#钢材料，轴向运用橡胶材料，这两种材料均可满足设计要求。 在试验过程中共采用2种模具设计，如下图： 采用直径200mm的图一模具进行模拟试验。为防止模具在等静压机中进水，模具装入一个密封的橡胶套内。在120Mpa的压力下，毛坯按照预期设想成型，即毛坯径向不压缩，仅轴向压缩。对成型毛坯进行脱模，发现毛坯脱模相当困难，若操作不当，毛坯很容易开裂破损。 设计直径490mm模具，如图二，相对图一模具，主要改进是模具内径处设计了5°的锥形角度，利于毛坯脱模。使用如图二模具进行压坯试验。试验结果与图一模具相同，毛坯成型。但仍然很难脱模。 分析模具成型前后状况，便于模具改进和毛坯脱模。模具在未加压之前，模具保持原有状态和尺寸，随着等静压机压力的增加，模具周围压力也随之增加。模具轴向因采用橡胶材质，压力下，橡胶堵头产生弹性变形，迅速传递到造粒料，造粒料开始压缩成型。而径向材质是钢质，在等静压压力下，液体环绕钢模两端内外， 这样钢模两端形状和尺寸并不会发生变化。而与造粒料处接触部位，液体无法到达，钢模内外形成压力差，根据计算钢模内压力远大于外压力，这样造成钢模在该部位产生塑性变形。如图三，轴向在压力下迅速将造粒料填充在变形位置，此过程不断进行，直到压力达到最大值。等静压按照程序进行卸压时，钢模产生的塑性变形原本可以恢复到原来状态，但因为毛坯已经成型，钢模变形部位无法恢复原状。导致钢模成“鼓状”，等静压卸压完毕后，钢模仍然保持如图三形状。一旦钢模产生图三变形，毛坯是很难脱模。 不论采用何种塑性钢模，都会生产图三变形。因此，解决毛坯脱模问题成为项目关键。脱模试验共设计为3种。具体如下： （1）钢模加热法 将压制好的毛坯和钢模一起进行加热，加热温度60～70℃，加热时间72小时。目的是钢模在不至于变形的温度下，受热吸收变形产生的应力，使钢模消除“鼓状”现象，恢复原来状态。 （2）钢模内壁间隙法 在模具状模前，先在钢模内壁涂抹厚度2～3mm的有机物，毛坯成型后，将钢模和毛坯一起加热。有机物在低温下溶化，钢模与毛坯处产生间隙，钢模塑性变形得以恢复。 （3）毛坯车加工法 压制好的毛坯，钢模直接安装在车床上，沿钢模内壁只车加工毛坯外径，不断测量、计算毛坯剩余厚度，当毛坯厚度1mm左右时，停止车加工，用刀具清理剩余厚度。 阶段性目标、成果 项目按照计划分为两个阶段，第一阶段主要是模具设计，第二阶段主要是运用模具进行生产试验。 模具设计主要运用图二结构。这种设计兼顾了图一模具的不足。在第二阶段试验中，发现模具很容易进水。为解决进水问题，在钢模外增加橡胶袋，防止水进入模具型腔。 在毛坯试验阶段周期较长，主要是因为找到一种有效的脱模方法。虽然前面叙述了三种脱模方法，但都有利弊。钢模加热法缺点是生产周期长，毛坯成品率低，且方法很难把握；优点是产品尺寸可达到最大值。钢模内壁间隙法缺点是有机物溶化温度较高，溶化后模具温度也较高，人手无法接触钢模，当钢模温度较低时，有机物又了冷却成固体，更难脱模。优点是生产周期短，产品尺寸可达到最大。毛坯车加工法缺点是由于毛坯外径进行车加工，直径尺寸相对有所减小。优点是产品成品率高、易操作生产周期短。 各种脱模方法产品状况 表1 毛坯压缩比 产品收缩 产品最大直径（mm） 成品数量（件） 径向压缩模具 65% 1.155 340 钢模加热法 50% 1.153 420 2 钢模内壁间隙法 0 毛坯车加工法 50% 1.153 412 10 目前，内压成型脱模主要采用毛坯加工法，该方法很好的实现产品外径大于400mm预期目标。同时达到了易操作、成品率高的要求。因此，等静压内压成型是可以实现大尺寸产品成型，发挥等静压机缸径优势的最可