专利名称：一种粉末成型管状坯的等静压成型方法及模具的制作方法
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，然后从两头压縮 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 收縮不均，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縮很大，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，收縮较大，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 末向外模管方向压縮成型。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l、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
本发明成型方法釆用"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压縮，如图l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縮过 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。
图1为等静压方法原理示意图； 图2为模具结构示意图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。
具体实施例方式
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。
选用5目不锈钢网制作一个外径为29mm、长为1700mm圆管作为刚性 内管，选用内径为29mm、长为1700mm、厚lmm的橡胶套，橡胶套蒙在 刚性内管上形成内模管；用内径为50mm、长为1500mm、厚度为50mm的 不锈钢管制作外模管，外模管的内表面经过仔细加工，以获得适当的光洁 度；用不锈钢制成端塞。将内模管、外模管组合形成型腔，将经过适当造 粒的莫来石粉填充入上述型腔中，在填充过程中对位于型腔中的粉体进行 机械振动；待型腔充满粉体后，用端塞将型腔的两端密封；利用端塞上的 抽气管对型腔中的粉体作抽真空处理，然后封堵气孔；将带有粉体的模具 置于冷等静压机工作舱的油介质中加压，压力为40-100Mpa，加压时间10 分钟；将带有型坯的模具从冷等静压机工作舱中取出后，脱去模具得到型 坯。
实例2制备内径为10mm的圆形、外形为边长30mm的方形、长 200mm的铜质管状型坯选用5目不锈钢网制作一个外径为6mm、长为250mm圆管作为刚性内 管，选用内径为6mm、长为250mm、厚lmm的橡胶管，将橡胶管蒙在刚 性内管上构成内模管；用具有边长为30mm的方形内腔、长为250mm的不 锈钢管制作外模管，外模管的内表面经过仔细加工，以获得适当的光洁度; 将它们组合成型腔。将经过适当造粒的铜粉填充入上述型腔中，在填充过 程中进行机械振动；待型腔充满粉体后，用两个端塞将型腔的两端密封； 利用端塞上的抽气管对型腔中的粉体作抽真空处理，然后封堵气孔；将带 有粉体的模具置于冷等静压机工作舱的油介质中加压，压力为150Mpa，加 压时间5分钟；将带有型坯的模具从冷等静压机工作舱中取出后，脱去模 具得到型坯。
权利要求
1、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，使得粉末向外模管方向压缩成型。
2、 一种实现权利要求1所述成型方法的模具，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)。
3、 根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述弹性膨胀内模管 (2)由一根表面布满穿孔的支撑管(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。
4、 根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述弹性膨胀内模管 (2)为一橡胶管。
全文摘要
本发明提供了一种粉末成型管状坯的等静压成型方法及模具，该方法具体为将粉末填充于由刚性外模管和弹性膨胀内模管形成的型腔，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。本发明采用固定内模、活动内外模的思路，粉末的压制方向从内模朝向外模，在保证型坯密度分布均匀的同时，型坯易于获得高精度的外形尺寸和高光洁度的外表面。
文档编号B30B11/22GK101612813SQ200910063180
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者风 夏, 凯 李, 肖建中 申请人:华中科技大学