炭素工艺学——第五章成型.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,#,钱湛芬 主编,冶金工业出版社,炭素工艺学,刘洪波 教授,1,2,第五章 成型,成型方法,模压法,挤压法,振动成型法,等静压成型法,5.1,成型过程的基本概念,5.1.1,成型过程的剪切力,流动极限应力：,物料,被密度,时，为使物料发生变形，必须使物料内的剪应力达到,一,定数值,，,这时的剪应力称为物料的流动极限应力，用,s,来表示,。其大小与,糊料中粉末颗粒的特性、粘结剂的特性及粘结剂的用量有关。,当物料在变形,过程中,受到各方面的力时,，,s,只与绝对值最大和绝对值最小的剪应力,有关,，,2,2025/1/2 周四,5.1.2,压粉及糊料的塑性,物料的塑性好，则成型时所需压力小，,而,生制品的密度大，机械强度髙,；,塑性太大，生制品容易变形，使制品的机械强度反而降低,。,在压制过程中，压粉及糊料都存在一定的塑性。,物料塑性影响因素,物料的物性,黏结剂,的软化点,黏结剂,的,加入量,成型温度,物理的塑性度量：,B,物料的塑性指标；,d,2,物料的堆积密度，,g/cm,3,；,d,1,压制后生制品的体积密度，,g/cm,3,；,c,压制后生制品的抗压强度，,MPa,；,P,成型时的压力，,MPa,。,3,2025/1/2 周四,5.1.3,压粉及糊料的流动性,压粉与糊料必须具有一定的流动性。,物料的流动性与它的願粒形状、大小及粒度配比有关。,物料的流动性使,整个料室内上下、左右压力分布均匀，,在压制过程中，使物料,充满,料室的各个部位,，,增加生制品密度的均匀性,；,5.1.4,成型过程中，颗粒的自然取向性,自然取向性,：,一切可以自由移动的颗粒都具有以其较宽、较平的一面垂直于作用力的方向的性能，,即,颗粒能自然地处于力矩最小的位置，这称为颗粒的自然取向性。,糊料和压粉颗粒都不是球形，自然取向性造成结构的各向异性。,不同的成型方法所得到生制品内,颗粒,排列方向与各向异性比,不同。,模压法：,制得的生制品颗粒垂直于模压力方向排列,，,各向异性比较小,；,挤压法：,制得的生制品颗粒沿平行于挤压力方向排列，各向异性比大,；,等静压成型法：,制得的生制品,在结构上是各向同性的。,4,2025/1/2 周四,5.2,模压成型,模压法适用于压制长,、,宽,、高,三个方向尺寸相差不大，要求密度,均匀,、结构致密的制品,，如电机用电刷，电真空器用石墨零件，密封材料等。,5.2.1,模压成型概述,模压成型：,将一定,量,的糊料或压粉装入具有所要求的形状及尺寸的模具内，在压力作用下，糊料,颗粒,发生位移和变形，,颗粒间,接触表面因塑性变形而发生机械咬合和交织，使压块压实。,模压成型示意图,(a),双向模压；,(b),单向模压,1,上柱塞；,2,糊料；,3,模具；,4,下柱塞,压型时，糊料颗粒间，糊料与,模壁间,会发生摩擦，使,压块,内压力分布不,均匀,，造成压块密度分布不均匀,。,压块愈厚，这种不均匀现象愈严重。采用双面压制或压制时附加振动，可以减小这种不均匀性。,5,2025/1/2 周四,5.2.2,模压成型的基本原理,5.2.2.1,压块密度与压力的关系,在压力作用下，压块的相对密度是随压力增加,而,增大。,压块的相对密度与压制压力的关系,6,2025/1/2 周四,模压成型的三个过程：,第一阶段（图,AB,段），,柱塞开始加压，随,柱塞,移动，颗粒间的空隙被较小,颗粒,所填充，,空隙,减少。在这阶段，,压力,稍有增加，压块密度,就,很快,增加；,第二阶,（图,BC,段）当柱塞继续加压，压块逐渐紧密，糊料内呈现,一,定的阻力。在这一阶段，压块密度与所施压力成比例地增大。,第三阶段，,压力进一步增加，压块密度不再增加，但在这一阶段可以使压块各部分的密度渐趋均匀。,在第一、二阶段中，压块的密实是以颗粒的滑移和接触紧密为主，第三阶段则以,颗粒,的变形为主。,5.2.2.2,侧压力,侧压力的示意图,侧压力,(P,R,),：,压力下糊料颗粒的位移，使它向水平,方向,(,X,轴和,Y,轴方向,）,胀大,。但是立方体四周被柱塞和模壁包围,使它不能胀大，这就是说有一个与水平胀力相等而方向相反的力限制着立方体，这种力就是侧压力,。,7,2025/1/2 周四,5.2.2.3糊料与模壁间的压力损失,在模压成型时，糊料在压力作用下运动,，,糊料与模壁间产生摩擦。摩擦力愈大，则消耗,压力,愈多,，使糊料内各部分受力不均匀。,距离柱塞愈远处的摩擦损失愈大，所受压力愈小。,5.2.2.4,模压制品的密度分布规律,模压制品在压制时，由于内、外摩擦力的影响，存在着压力损失，因此，生制品的各部位密度,不均匀,，具有如下规律,：,(1),由于外摩擦力的影响，生制品的体积密度随着离开柱塞的距离増加而下降，虽现上密下疏的现象,；,(2),由于,内摩擦力,的影响，生制品的体积密度随着离模具中心距离增加而降低，呈现内密外疏的现象,；,(3),由于加料,不均匀,，糊料流动性不好，会出现在加料多的地方体积密度大的现象。,8,2025/1/2 周四,压块内等密度线分布,9,2025/1/2 周四,弹性后效的危害：,弹性后效,将,导致,颗粒,间断裂，形成较大裂纹，造成裂纹废品的产生。,弹性后效,现象有时在脱模时立即产生，,有时,在放置,一,段时间才产生,。,为防止生制品在焙烧前开裂，应尽快将其装炉焙烧。,影响弹性后效的因素：,(1),骨料颗粒的性质及其组成,。,当细顆粒多，弹性后效大。若糊料中颗粒的表面平滑，形状规则，颗粒间的咬合和交织作用小，弹性后效也会增大。,(2),糊料的塑性。,若糊料的粘结剂童不足，混捏不均勻或压型温度过低，塑性差，弹 性后效的胀力大于糊料的粘结力，制品就会开裂。,(3),成型压力。,弹性后效通常随成型压力的增大而增加,。,5.2.2.5,弹性后效及其防止,弹性后效：,当压块除去,压力,或,脱模,后，由于弹性应力的弛放，压块将发生弹性膨胀，体积増大，这种现象称为弹性后效。,弹性后效的大小以压块体积膨胀的,百分数来表示。,10,2025/1/2 周四,减轻弹性后效的方法：,(1),混捏温度不宜,过高,，混捏时间不宜太长，掌握好粘结剂的,加入量。,成型吋，糊料的溫度不要太低，这样都可以提高糊料的可塑性。,(2),在最高压力下保压2,3min,，,或使压力从低到高分成23段加压，可使,颗粒,充分移动，结合比较紧密，压块的密度与强度增大，从而减小了弹性后效,。,(3),加压速度减慢，也可以起到降低弹性后效的作用。,(4),压型时附加振动，可以消除顆粒间架桥现象和密度不均的现象，从而减小弹性后效。,(5),双向模压也有利于减小弹性后效。,5.2.3,模压成型设备,模压成型主要采用立式油压机或水压机。,立式模压机的主要部件,：,上机座、下机座、立柱、柱塞和柱塞液压缸。,柱塞和柱塞液压缸可以在上部或在下部，分别从上部或下部加压。还有上下都有柱塞和柱塞液压缸的双向压机，以便实施双向,模压,。,11,2025/1/2 周四,立式模压机示意图,1,柱塞液压缸；,2,柱塞：,3,台面,为了,提高,大型,立式模压机,的生产效率，可以在压机上安装回转工作台。回转工作台上有若干个同样尺寸的成型模，分别处于,加压成型,、装料、脱模及移位等工序，使生产连续进行。,12,2025/1/2 周四,5.2.4,模压成型工艺操作,模压成型,冷模压（电炭产品或冷压石墨）,温模压,热模压（预焙阳极）,热模压生产预焙阳极：,(1),适当冷却,混捏,后的糊料,；,(2),称量,加入成型模内,，,双向加压。,压力为1,.,7,29.5 MPa,。,对于压制过程中的压力可以采用控制表压力或限位开关控制柱塞的压制行程。,(3),卸除,压,力后，用下柱塞头把压块顶出,。,提高模压成型产品质量的方法：,(1),采用多次加压的工艺,可提高冷压产品的密度,，即每次加压后提起柱塞，等数秒钟后再加压,(,再次加压时压力比前次稍大）。,(2),加压过程要缓慢进行，不能,形成,冲压，有利于制品内部密度的,均匀化；,(3),生产预焙阳极等大规格制品时，在压力下保持,23min,有助于减小脱模后的弹性后效,，,但对小规格制品延长加压时间作用不大,。,13,2025/1/2 周四,5.3,挤压成型,挤压成型特点：,挤压成型是生产效率比较,高,的成型方法。压出制品的轴向密度分布比较均匀，适合于生产长条形的棒材或管材，,5.3.1,挤压成型过程,挤压成型：,在压力下使糊料通过一定形状的模嘴后，受到压实及塑性变形,而,成为具有一定形状和尺寸的生制品,。,挤压成型示意图,1,柱塞；,2,料缸；3,料糊；,4,挤压嘴；,5,压出制品,14,2025/1/2 周四,挤压成型的两个过程：,第一阶段是压实，也称预压阶段。,在这个阶段，,糊料,放入料室以后，在挤压嘴与料缸之间加一块挡板，加压,，,迫使糊料排除气体，达到密实,，同时使糊料向前运动。,第二阶段为挤压。,糊料经预压后，将预压力撤除,，,除去挡板，重新,加压,。挤压过程的实质是使糊料发生塑性变形。,5.3.2,挤压成型的基本原理,糊料在挤压过程中，物料与模壁间以及物料,颗粒,间存在着内、外摩擦力。这种摩擦力形成了对挤压力的反作用力。正是由于这种反作用力的存在使糊料产生密实作用。,内摩擦力影响因素,颗粒特性,黏结剂的性质和配入量,成型时的温度,外摩擦力影响因素,模嘴的结构型式,模嘴的结构尺寸,黏结剂的性质,摩擦面的温度,5.3.2.1,摩擦力在压制过程中的作用,15,2025/1/2 周四,在不同压力下糊料的内摩擦系数,挤压时的压力，,MPa,糊料温度，,内摩擦系数,，,10,-5,黏结剂为硬沥青,黏结剂为中温沥青,硬沥青加,0.5%,油酸,5.7,120,16.40,7.66,10.95,11.3,120,7.30,5.50,7.50,17.0,120,6.75,4.05,4.40,22.6,120,5.25,2.38,4.34,28.3,120,4.30,2.00,4.00,5.7,90,236.0,19.1,41.2,11.3,90,116.0,12.0,25.0,17.0,90,90.4,6.8,15.1,22.6,90,74.0,4.8,9.7,28.3,90,48.0,4.5,9.0,注：硬沥青的软化点为,88,；中温沥青的软化点为,70,（水银法测定）。,16,2025/1/2 周四,外摩擦系数与沥青软化点及糊料温度间的关系,17,2025/1/2 周四,摩擦力对挤压成型制品的影响：,(1),若,摩擦力太小，糊料,将,在受到小的挤压力下成型，,生制品,不能达到理想的密实程度。,(2),若内、外摩擦力太大，将使挤压力加大，增加设备负荷，同时，使生制品内产生较大的内应力，易于产生内、外裂纹，以至影响产品,质量,。,(3),应避免内、外摩擦力之间相差太大，否则，压型时易使制品内外密度不均匀，,而,形成同心壳层结构,。,5.3.2.2,挤压过程中的颗粒转向,挤压时的作用力与颗粒的定向,18,2025/1/2 周四,5.3.3,挤压成型设备,挤压机,立式挤压机,卧式挤压机,固定料室挤压机，只有一个料室。,旋转料室挤压机（立捣卧式挤压机），单料室或双料室。,5.3.3.1,卧式固定料室电极挤压机,卧式固定料室电极挤压机组成：,(1),主柱塞和主 柱塞液压缸,；,(2),装糊料的料室,；,(3),可以更换的挤压,模嘴；,(4),位于主柱塞液压缸,两侧,的副柱塞和副柱塞液压缸,；,(5),压机前部固定架,、,切刀装置和挡板,；,(6),压出生制品的接 受台,、,冷却辊道和水槽,；,(7),冷却糊料的凉料机,。,19,2025/1/2 周四,卧式固定料室电极挤压机示意图,1,主柱塞液压缸；,2,副柱塞；,3,后部固定架；,4,横柱；,5,柱塞头；,6,进料口；,7,挡板液压缸；,8,前部固定架；,9,接受台；,10,移动接受台的液压缸；,11,加热装置；,12,挤压嘴；,13,高压水管,5.3.3.1,立捣卧挤旋转料室,电极挤压机,特点,：,(1),装糊料的料室可,通过,夹紧装置与模嘴连成一体，进行挤压操作也可以通过旋转装置,，,将料室从水平位置变成垂直位置，进行加料及捣固。,(2),料室在垂直位置分三次加料,。,每次加料后由专门设计的立式压实装置进行捣固,。,(3),装有抽真空装置。,可防止制品中,形成气孔或裂纹。,20,2025/1/2 周四,3500t,电极挤压机,1,真空排气管；,2,料室；,3,压实真空罩；,4,托板缸；,5,旋转油缸,21,2025/1/2 周四,5.3.4,挤压成型操作,挤压成型工序：,(1),凉料,凉料的目的是使糊料,均匀,地冷却到一定的温度,，,并充分排出夹在糊料中的烟气。,凉料温度的,高低,及凉料的均匀程度对压型的成品率有很大关系。,圆盘式凉料机示意图,1,电动铲块装置；,2,可转动的圆盘；,3,大齿轮；,4,大型平面滚珠；,5,进料口；,6固定翻料铲；,7,气动卸料装置；,8,减速机；,9,电动机；,10,出料口,圆筒式凉料机示意图,1,加料口；,2,筒体；,3,刮料翅板,22,2025/1/2 周四,(2),装料,下料前先将挤压,嘴口,用挡板挡上,，,料室四周用蒸汽或电加热，保持温度 在,100,左右（,用,中温沥青为,黏结剂时）。,一锅料一般分成,2,3,次加入，应先将凉料机,圆盘,边缘处温度较低的糊料,装入料室,，后将温度,较高,的中间部分,加入,。,(3),预压,一锅糊料全部装入料室后，启动高压泵，使主柱塞在较高压力下,对糊料预压1,3,min,。,预压的目的是使糊料中的气体充分排除，并趋于紧密，以提高生制品密度，并使在压型时压力均衡,。,(4),挤压,预压结束后，将挡住挤压模嘴的档板落下，再次启动,高压泵,，主柱塞迫使糊料通过挤压嘴口挤出来,。,(5),冷却,挤出的生制品达到所需长度后，停止压型，进行切断。离开挤压嘴的生制品要马上淋水冷却并,浸泡,在冷水中，以防止生制品弯曲或变形。,23,2025/1/2 周四,5.3.5,挤压时影响压力大小的因素,(1),糊料的塑形,挤压压力主要取决于糊料的塑性状态。糊料的塑性好，糊料对料室壁和挤压模嘴壁的摩擦阻力小，挤压压力可以低一些。,(2),挤压变形程度,当挤压变形程度增加时，糊料通过模嘴所需压力增加，相应地，挤压压力也就大了。,(3),料室中糊料数量,料室中糊料数量,愈多，它与料室及挤压嘴壁的摩擦阻力愈大，所需挤压压力也大。,(4),挤压速度,糊料的挤压速度愈快，所需变形力愈大，相应的挤压压力也愈大。,(5),生料制品横截面形状,圆形截面具有较小的周边长和平滑的外形，因面具有较小的摩撩表面和摩擦阻力，所需挤压压力较小,，,方形和异形截面都具有较大的摩擦表面和摩榇阻力，因此需较大的挤压压力。,(6),模嘴的结构及其表面状态,挤压模嘴锥形部分最佳顶角为,45,，,采用此角度时，所需挤压压力要比采用小顶角 时小,30%,左右。增大顶角也会增大成型压力,；,挤压嘴的圆筒部分约为模嘴全长的,1/3,1,/2,，,增加圆筒部分长度会显著增大挤压压力，而对生制品的密度增加并不显著。,24,2025/1/2 周四,5.3.6,影响挤压制品质量的因素,5.3.6.1,糊料塑性,糊料塑性的好坏直接影响着挤压制品的成品率。,糊料塑性对制品质量的影响：,(1),塑性好的糊料易于,成型，,且糊料间粘结力强，糊料与模壁,间,摩擦力小,。,在较小挤压压力下把生制品挤出，其弹性后效小,，,产品不易开裂,。,(2),若糊料塑性不好，散渣，糊料间粘结性差，加压时，糊料与模壁,间摩擦力大，必须加大挤压压力，使生制品弹性后效大,，,较易出现裂纹。,5.3.6.2,温度制度,(1),下料温度,要选择适宜的下料,温度,。下料温度过低，糊料发硬，使挤压压力增高,下料温度过离，糊料间粘结力减弱，易产生裂纹。,糊料温度与挤压压力的关系,下料温度，,60,70,80,90,100,挤压压力，,MPa,23.541.2,19.629.4,17.623.5,15.719.6,15.719.6,25,2025/1/2 周四,(3),料室温度,糊料下到料室后，要经过捣固、预压和,挤压,三个阶段，糊料在料室中停留时间较长，所以会发生糊料和料室内壁间的热交換作用。若料室温度低于下料温度，表层糊料就把,热量,传给料室，使糊料本身温度降低，可塑性变差。若料室温度,太高,，会使糊料表层温度升高，降低了表层糊料的粘结力，使裂纹废品率增多,。,(3),模嘴温度,合适的模嘴温度可使生制品表面光滑，减少裂纹废品。模嘴温度过高，会使糊料表面变软，减小糊料间粘结力，容易产生横裂纹和生制品接头断裂。模嘴温度太低，会增大糊料和模壁间摩擦力，使糊料内外层,压制速度,相差太大，产生分层，并导致生制品表面出现麻面。,500mm,石墨阳极的挤压成品率与模嘴温度的关系,300mm,电极成品率与料室温度的关系,26,2025/1/2 周四,5.3.6.3,糊料状况与预压,糊料内各部分的温差不应超,4,糊料,内的干料、油块、硬块等都应除去。这样才能使糊料在,压型,时正常流动，,保证生制品,顺利挤出,。,预,压,能使糊料紧密，提高制品,质量,。,预压压力对不同产品理化性能影响,预压压力，,Mpa(,预压,1.5min),14.7,24.5,体积密度，,g/cm,3,生制品,1.62,1.68,焙烧品,1.55,1.58,气孔率，,%,，焙烧品,21.5,19.2,抗压强度，,MPa,28.6,29.0,适当提高糊料的,预压压力,，可以增加体积密度，降低,气孔率,及提高抗压强度，但,预压压力,也不是愈高愈好。若,预压压力,过大，超过了原料,颗粒,的强度时，会,引起,原料,颗粒,的破裂，打乱原来配料时的粒度组成，并产生,未能为沥青润温的,颗粒断面,，反而降低了机械强度，严重时会使生制品内部产生裂纹,。,27,2025/1/2 周四,5.3.6.4,模嘴的选择,模嘴的形状及尺寸对,压制品的,成品率,及,质量有着密切的关系,：,(1),模嘴,出口的尺寸,糊料,挤出模嘴后产生弹性后效，生制品截面积有所增大，生制品在焙烧和石墨化过程中又有所收缩，产品机械加工时也需要留有加工,余量,，因此，模嘴,出口端内壁,尺寸要比成品所要求的尺寸略大,；,成品直径,模嘴口径,成品截面尺寸,模嘴口截面尺寸,75,85,5151,5353,100,110,38180,40186,150,164,50180,52186,200,215,50250,52256,250,267,75180,77186,300,317,400400,415418,350,368,400415,410420,400,424,500,525,成品尺寸与相应模嘴口尺寸,(mm),28,2025/1/2 周四,(2),模嘴的长度,为了保证制品质量均匀和弹性后效较低，挤压,直径,或,截面大的制品时，模嘴应当长一些,。,(3),模嘴变形部分的圆孤半径,圆弧,半径愈小，,糊料,通过挤压模嘴的阻力愈大,；,但若,圆弧半径,过大，将会失去挤压作用而影响制品的质量。,模具还要求内壁,表面,光滑，模嘴结构的各部分对称性好，过渡部位圆滑，平整。,29,2025/1/2 周四,5.4,振动成型,在炭素工业中，有时要求生产大尺寸的产品,。沿用,挤压法生产，挤压机的功率要很大，这类大型机的结构复杂,，,投资大，经济上不尽合理，而且无法压制异型的制品。,振动成型与挤压成型制品的质量对比,品种和规格,成型方法,真密度,g/cm,3,体积密度,g/cm,3,气孔率,%,抗压强度,MPa,电阻率,m10,-6,备注,预焙,阳极,截面,400mm600mm,振动成型,2.04,1.53,25.0,39.1,48.5,少灰焙烧品,挤压成型,2.04,1.50,27.2,34.3,52.9,底炭块,截面,400mm400mm,振动成型,1.87,1.56,16.9,38.6,56.7,多灰焙烧品,挤压成型,1.86,1.54,17.2,29.9,64.6,5.4.1,振动成型的原理,振动成型：,成型模具而定在振动台上,，,糊料,颗粒,在振动下产生惯性力，由于,颗粒质量不同,，它们产生的惯性力也不同,，因而,使,颗粒,界面上产生应力,。,当这种应力,超过,糊料的内聚力时，引起糊料,颗粒,的相对位移。,糊料内部空隙不断减小，并在重锤的压力作用下，,密度,提高,，形成外表规整,，,具有一定密度的生制品。,30,2025/1/2 周四,5.4.2,振动成型工艺特点,(1),粘结剂用量及糊料状态,振动成型,所需,的粘结剂用量可较挤压成型所需,量减少,13%,；,糊料要求基本上不呈团块,，,一经倒入成型模，大多数呈散粒状、流动性好。,(2),温度制度,振动成型基本上不必凉料,，,这是因为糊料,温度,高，使糊料在振动时，内,摩擦,力小，流动性好，有利于密实,，,而糊料中夹带的烟气也可以在振动过程中陆续排出。,(3),振动时间,振动成型是间歇式生产，振动时间是指重锤下降到接触料面时开始到振动结束为止,。,(4),激振力及振幅,当振动频率一定时，被振动物体的惯性力随振幅大小而变化,。,最适宜的振幅应使被振动的糊料获得一定的交变速度和加速度去克服糊料内部内聚力及内,、,外摩擦力，这才有利于糊料的振实。激振力一般由克服被振动物体的,质量,（包括振动台本体、成型模和糊料的,质量,）以及反共振,弹簧,预紧力等的惯性力所决定。,(5),成型压力,由于强烈振动能使糊料的内聚力和内、外,摩擦,力急剧降低，因此，振动成型压力只有挤压成型,所需,压力的,1%3%,，,大约在0.050.29,MPa,。,31,2025/1/2 周四,5.4.3,振动成型的设备,振动成型机组件：,振动台、加压装置,、,模具和脱模装置、加料和,称量,装置等,。,双轴振动台振动成型示意图,1,双轴振动台；,2,成型模；,3,上压盖；,4,重锤；,5,重锤导向杆；,6,卷扬机平台；,7,升降重锤用卷扬机；,8,凉料平台；,9,振动器；,10,减震弹簧,32,2025/1/2 周四,(1),振动台,1),单轴振动台,（单个偏心振动子,),，,单轴振动台的结构比较简单，振动器为偏心轴及轴,两端,的附加配重盘组成，其,偏心力矩,大小可用配重盘内的扇形铁调整。单轴振动台的稳定性较差，负荷也较小使用不多。,2),双轴,振动台,（两个平行的、,质量,相同而回转方向相反的偏心振动子）,，,双轴振动台有一对方向相反、同步旋转的振动器。每个振动器由两根相同尺寸的旋转轴通过万向联轴器而传动。振动子由两片相同尺寸的扇形钢板组成，每片扇形钢板上按照给定位置钻有九个孔，只要调整重合孔的位置即可调节振动台台,面,的振幅及激振力的大小。双轴振动台的结构比较合理，稳定性较好,。,(2),成型模,成型模一般用厚度为8,16mm,的钢板焊成。成型模必须与台面,牢固,地固定在一起，以防止成型模在振动台上跳动而减小振幅，从而降低制品的,质量,。,33,2025/1/2 周四,5.4.4,振动成型的操作,(1),在加料前，把模具固定好，并加热到130,140,，,抬起,重锤,，使之与模具,相距,300,400mm,，,在模具内壁涂上一层润滑油（机油与石墨粉的混合物）。,(2),开动电机使振动台振动，振动频率为20003000次,/min,振幅为,0.5,1.5mm,，,待,振动台,运转正常，往模具内加入糊料,（,温度,在,130,左右），边加边振动。,(3),模具内加满糊料后，放下,压盖,，落下,重锤,，当重锤不再下沉时，停止振动。,(4),将模具就地倒下，或吊到近处脱模，且迅即用水冷却。,34,2025/1/2 周四,5.5,等静压成型,等静压成型目前主要用于生产高密度、,结构均匀,的特种,石墨等静压成型,气等静压成型,(,热等静压,),，一般在加热状态下进行。,液等静压成型,（,冷等静,）。,5.5.1,冷等静压成型的基本原理及主要特点,冷等静压成型的基本原理,遵循,巴斯加定律，,即,在一个充满液体的封闭容器中，施加于液体中任一点的压力，必然以相同的力传到容器中任一部位。,冷等静压成型的主要特点：,(1),够压制具有凹形、空心等复杂形状的生制品,；,(2),能够,压,制各向同性结构的制品；,(3),可以制造高密度的制品,，,而且制品各部位的密度比较均匀,；,(4),所得生制品的强度较高,；,(5),生制品的外形尺寸和表而光洁度不易保证，,要,留有充分的加工余量。,35,2025/1/2 周四,5.5.2,冷等静压成型的设备,冷等,静,压机是一种,超高,压成型设备，它主要由压力容器、压盖和框架、成型模、高压密封.压力系统、控制台和辅助装置等组成。,冷等静压成型设备示意图,(a),高压泵；,(b),高压容器；,(c),真空泵；,(d),弹性模具,1,电动机,；,2,油箱,；,3,泵体,；,4,单向阀,；,5,压力表,；,6,高压管路；,7放压阀,；,8,螺栓；,9,塞头,；,10容器本体,；,11,泵体；,12,橡胶塞；,13,注射针头,；,14,受压物料,；,15橡胶袋,；,16,真空管路,36,2025/1/2 周四,(1),压力容器、庄盖和框架,压力容器,、,压盖和框架是冷等,静,压机本体结构的主要部分，它们的设计反映了冷等靜压机的设计水平。,1),压力容器通常采用整体、双层或多层套环或钢丝缠绕结构,；,2),目前，冷等铮压机一般采用螺纹式或非,螺纹,式压盖,；,3),冷等静压机的框架结构有,：,钢丝缠绕式、叠板式和钢带缠绕式,。,(2),成型模,为了满足,成,型模要具有高抗磨损性和高硬度、高弹性和髙破裂强度又易于制造的要求,。,最近,几年,，,以聚氨基甲酸酯,作为原料，它具有离抗磨性、高硬性、高破裂强度、,高柔韧性,与高弹性相结合特性，为一种理想材料。,(3),压力系统,一般是通过,高压液压泵,，可选用单柱塞曲轴柱塞泵，比较先进的是以增压器和液压泵联合使用。,37,2025/1/2 周四,5.5.3,冷等静压成型的操作,操作过程：,(1),加料,将需压制的材料装入成型模内，装料时应同时振动，使在模具内初步密实。,(2),模具整形，,密封,模具口,为了使被压物料中的气体能在受压时充分排出,，,还应在物料中插入排气管，并接真空泵抽气,。,(3),将压力容器入口封闭。,(4),启动高压泵，将液体介质注入压力容器。,(5),加压应分阶段进行。,38,2025/1/2 周四,5.5.4,冷等静压成型的规律,加压压力与生制品体积密度的关系,(1),在其它条件相同的情况下，等静压成型所得生制品的体积密度与加压压力成正比,。,原料配方，,%,加压压力，,MPa,生制品体积密度,g/cm,3,生焦粉,煅后焦粉,石墨粉,沥青,90,10,294.2,1.17,90,10,147.0,1.14,90,10,98.0,1.12,55,20,25,294.2,1.53,55,20,25,147.0,1.47,55,20,25,98.0,1.39,(2),等静压成型升压过程中，模具内气体排出置对生制品的体枳密度有很大关系。如排气不够，不仅体积密度低，而且在放压及取出生制品时，往往发现制品开裂现象。,。,39,2025/1/2 周四,(3),为了获得结构致密的生制品，可以在等静压成型的同时进行加热，使糊料在塑性状态下受压。,(4),在,高压,下保持的时间对,提高,生制品的体积密度也有一定关系。保持高压的时间长一些,，,有利于提高生制品的体积密度,。,保持高压时间与生制品体积密度关系,原料配方，,%,成型压力,MPa,保持高压时间,min,生制品体积密度,g/cm,3,煅后石油焦,沥青,78,22,294.2,20,1.65,78,22,284.2,60,1.98,40,2025/1/2 周四,