專利名稱：一種粉末成型管狀坯的等靜壓成型方法及模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料成型領(lǐng)域，具體涉及由粉末成型管狀型坯的技術(shù)，所
采用的粉末可以是陶瓷、金屬、高分子材料的粉末以及它們的混合粉末； 成型坯為管狀，管狀型坯的斷面形狀可以隨具體的產(chǎn)品不同而呈各種形狀。
背景技術(shù)：
以粉末作為原料，通過粉末成型與燒結(jié)，可以制成各種管狀的陶瓷、 粉末冶金產(chǎn)品。在這個工藝路線中，粉末首先被聚結(jié)起來形成管狀坯體， 然后通過熱處理(脫脂和燒結(jié))形成管狀制品。管狀制品的密度、尺寸精 度、表面光潔度以至于物理和化學性能等都與粉末成型工藝密切相關(guān)。
公知的成型粉末管狀坯體的方法有以下四種
一是普通干壓法。將粉末充入由金屬圍成的空腔中，然后從兩頭壓縮 空腔而成型，由于粉末移動過程中與圍成空腔的金屬間產(chǎn)生摩擦，所得到 的成型坯中存在著較大的密度差，該密度差會使成型坯在隨后燒結(jié)過程中 收縮不均，影響燒成坯的尺寸精度；為了避免成型坯中有較大的密度差，
普通干壓法一般只用于成型長/徑比較小的管狀產(chǎn)品。
二是注漿法。將粉末與水等液體混合制成漿料，將漿料充入型腔中， 由于液體的脫除或原位固化，形成粉末管狀坯體。該粉末管坯固相含量不 高，在隨后的脫水或脫脂過程中和隨后的燒結(jié)過程中收縮很大，并且容易產(chǎn)生氣泡、變形、開裂等缺陷，故該方法不太適合制備尺寸精度、表面光 潔度要求都較高的管狀制品。
三是擠制法。將粉體制成泥料，通過擠出機擠壓，在擠出機的口模處 成型。成型坯固化前，在重力作用下容易變形，長徑比大大的坯體容易產(chǎn) 生變形超差。由于有機物和水的含量較多，成型坯體在燒結(jié)前需要脫脂或 脫水，收縮較大，容易產(chǎn)生氣泡、裂紋等缺陷，尺寸精度也不易控制。
四是等靜壓成型。傳統(tǒng)的方法是采用由外向里壓的模式，即由金屬內(nèi)
管和一個橡膠外套構(gòu)成的管狀形腔，將粉末填充該型腔中；密封型腔后， 傳壓介質(zhì)通過橡膠外套，將等靜壓施加于粉體，壓向于金屬內(nèi)管。獲得的 型坯的密度較均勻，內(nèi)壁的形狀、尺寸精度和光潔度控制較好，但外表面 較為粗糙，尺寸不易控制，須通過進一步的機加工才能獲得高的尺寸精度 和光潔度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種粉末成型管狀坯的等靜壓成型方法和模 具，制備的型坯具有密度分布均勻、外形尺寸精度高和外表面光潔度高的 特點。
一種粉末成型管狀坯的等靜壓成型方法，具體為將粉末填充于剛性 外模管和彈性膨脹內(nèi)模管之間形成的型腔，對型腔抽真空，密封，將等靜 壓傳壓介質(zhì)放入內(nèi)模管，向等靜壓傳壓介質(zhì)施加壓力，內(nèi)模管膨脹，使粉 末向外模管方向壓縮成型。如圖2所示， 一種實現(xiàn)上述方法的成型模具，包括剛性外模管l、彈性 膨脹內(nèi)模管2、端塞6和抽氣管7。彈性膨脹內(nèi)模管2位于剛性外模管1內(nèi) 部，兩模管之間的空腔形成型腔，型腔的兩端分別設(shè)有端塞6，端塞6上設(shè) 有抽氣管7。
所述彈性膨脹內(nèi)模管2由一根布滿微小穿孔的支撐管9和一個管狀橡 膠套8組成，橡膠套8緊套在支撐管9外表面。 所述彈性膨脹內(nèi)模管2為一橡膠管。
本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在
本發(fā)明成型方法釆用"固定外模、活動內(nèi)模"的思路，即采用可以膨 脹的內(nèi)模2，使內(nèi)模在等靜壓下可以活動，對粉末4壓縮，如圖l所示；采 用一個不能移動的剛性體作為外模1，使粉末體的外形形狀和尺寸在壓縮過 程保證不變，模擬外模的內(nèi)形形狀和尺寸；外模內(nèi)形的形狀、尺寸、表面 的光潔度控制好了，就可以控制好粉末型坯的外形形狀、尺寸、表面的光 潔度，而外模管內(nèi)形的尺寸和光潔度容易制造和修復。
采用此成型方法得到的管狀粉末坯，兼具有一般等靜壓成型坯所具有 的密度均勻、燒結(jié)變形小的優(yōu)點，同時還具有外形尺寸精度高和外表面光 潔度高的優(yōu)點。本發(fā)明特別適合用于制備那些硬度高、難易加工、外形尺 寸精度和外表面光潔度要求很高的、尺寸較大的管形制品，如隧道窯道輥、 連續(xù)熱處理爐底輥、軋輥等，也可用于其它管狀零部件，圖3給出了采用 本發(fā)明制備的不同斷面形狀的管狀粉末坯。


圖1為等靜壓方法原理示意圖； 圖2為模具結(jié)構(gòu)示意圖3為采用本發(fā)明制備的不同斷面形狀的管狀成型坯示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實例1 制備內(nèi)內(nèi)徑35mm、外徑50mm、長1500mm的莫來石管狀型坯。
選用5目不銹鋼網(wǎng)制作一個外徑為29mm、長為1700mm圓管作為剛性 內(nèi)管，選用內(nèi)徑為29mm、長為1700mm、厚lmm的橡膠套，橡膠套蒙在 剛性內(nèi)管上形成內(nèi)模管；用內(nèi)徑為50mm、長為1500mm、厚度為50mm的 不銹鋼管制作外模管，外模管的內(nèi)表面經(jīng)過仔細加工，以獲得適當?shù)墓鉂?度；用不銹鋼制成端塞。將內(nèi)模管、外模管組合形成型腔，將經(jīng)過適當造 粒的莫來石粉填充入上述型腔中，在填充過程中對位于型腔中的粉體進行 機械振動；待型腔充滿粉體后，用端塞將型腔的兩端密封；利用端塞上的 抽氣管對型腔中的粉體作抽真空處理，然后封堵氣孔；將帶有粉體的模具 置于冷等靜壓機工作艙的油介質(zhì)中加壓，壓力為40-100Mpa，加壓時間10 分鐘；將帶有型坯的模具從冷等靜壓機工作艙中取出后，脫去模具得到型 坯。
實例2制備內(nèi)徑為10mm的圓形、外形為邊長30mm的方形、長 200mm的銅質(zhì)管狀型坯選用5目不銹鋼網(wǎng)制作一個外徑為6mm、長為250mm圓管作為剛性內(nèi) 管，選用內(nèi)徑為6mm、長為250mm、厚lmm的橡膠管，將橡膠管蒙在剛 性內(nèi)管上構(gòu)成內(nèi)模管；用具有邊長為30mm的方形內(nèi)腔、長為250mm的不 銹鋼管制作外模管，外模管的內(nèi)表面經(jīng)過仔細加工，以獲得適當?shù)墓鉂嵍? 將它們組合成型腔。將經(jīng)過適當造粒的銅粉填充入上述型腔中，在填充過 程中進行機械振動；待型腔充滿粉體后，用兩個端塞將型腔的兩端密封； 利用端塞上的抽氣管對型腔中的粉體作抽真空處理，然后封堵氣孔；將帶 有粉體的模具置于冷等靜壓機工作艙的油介質(zhì)中加壓，壓力為150Mpa，加 壓時間5分鐘；將帶有型坯的模具從冷等靜壓機工作艙中取出后，脫去模 具得到型坯。
權(quán)利要求
1、一種粉末成型管狀坯的等靜壓成型方法，具體為將粉末填充于剛性外模管和彈性膨脹內(nèi)模管之間形成的型腔，對型腔抽真空，密封，將等靜壓傳壓介質(zhì)放入內(nèi)模管，向等靜壓傳壓介質(zhì)施加壓力，內(nèi)模管膨脹，使得粉末向外模管方向壓縮成型。
2、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述成型方法的模具，包括剛性外模管(1)、 彈性膨脹內(nèi)模管(2)、端塞(6)和抽氣管(7)，彈性膨脹內(nèi)模管(2)位 于剛性外模管(1)內(nèi)部，兩模管之間的空腔形成型腔，型腔的兩端分別設(shè) 有端塞(6),端塞(6)上設(shè)有抽氣管(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其特征在于，所述彈性膨脹內(nèi)模管 (2)由一根表面布滿穿孔的支撐管(9)和一個管狀橡膠套(8)組成，橡膠套(8)緊套在支撐管(9)外表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具，其特征在于，所述彈性膨脹內(nèi)模管 (2)為一橡膠管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種粉末成型管狀坯的等靜壓成型方法及模具，該方法具體為將粉末填充于由剛性外模管和彈性膨脹內(nèi)模管形成的型腔，對型腔抽真空，密封，將等靜壓傳壓介質(zhì)放入內(nèi)模管，向等靜壓傳壓介質(zhì)施加壓力，內(nèi)模管膨脹，使粉末向外模管方向壓縮成型。本發(fā)明采用固定內(nèi)模、活動內(nèi)外模的思路，粉末的壓制方向從內(nèi)模朝向外模，在保證型坯密度分布均勻的同時，型坯易于獲得高精度的外形尺寸和高光潔度的外表面。
文檔編號B30B11/22GK101612813SQ200910063180
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者風 夏, 凱 李, 肖建中 申請人:華中科技大學