等静压石墨成型技术

等静压石墨成型技术

等静压技术原理是根据帕斯卡原理，利用制品在各向均等的超高压压力状态下成型的先进技术。其制成品的各向同一性好，针对性能要求高，形状复杂及细长比大的零件有很好效果。

等静压技术已有70多年的历史，初期主要应用于粉末冶金成型；近20年来，等静压技术已广泛应用于陶瓷 铸造、原子能、、塑料、石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。

等静压技术按成型和固结时的温度高低，分为：冷等静压、温等静压、热等静压三种不同类型。

a 冷等静压技术(Cold Isostatic Pressing,简称CIP) 是在常温下，通常用橡胶或塑料作包套模具材料，以液体为压力介质，主要用于粉体材料成型，为进一步烧结，煅造或热等静压工序提供一般使用压力为100~ 630MPa。

b 温等静压技术，压制温度一般在80～500℃下．使用特殊的液体或气体传递压力，使用压力为100MPa左右。主要用于粉体物料在室温条件下不能成型的石墨、聚酰胺 橡胶材料等。以使能在升高的温度下获得坚实的坯体。

c 热等静压技术(hot isostatic pressing，简称HIP) (HIP) ，是一种在高温和高压同时作用下，使物料经受等静压的工艺技术，它不仅用于粉末体的固结．使工艺成型与烧结两步作业一并完成．而且还用于工件的扩散粘结，铸件缺陷的消除，复杂形状零件的制作等。在热等静压中，一般采用氩、氨等惰性气体作压力传递介质，包套材料通常用金属或

玻璃。工作温度一般为1000~2200℃ ，工作压力常为100~200MPa。

等静压技术-与常规成型技术相比特点 等静压技术作为一种，与相比，具有以下特点：

a．等静压成型的制品密度高，一般要比单向和双向模压成型高5 ～l5 。热等静压制品相对密度可达99 8％～99．09％ 。

b．压坯的密度均匀一致。在摸压成型中，无论是单向、还是双向压制，都会出现压坯密度分布不均现象。这种密度的变化在压制复杂形状制品时，往往可达到10% 以上。这是由于粉料与钢模之间的摩擦阻力造成的。等静压流体介质传递压力，在各方向上相等。包套与粉料受压缩大体一致，粉料与包套无相对运动，它们之间的摩擦阻力很少，压力只有轻微地下降，这种密度一般只有1% 以下，因此，可认为坯体密度是均匀的。

c-因为密度均匀．所以制作长径比可不受限制，这就有利于生产棒状、管状细而长的产品。

d．等静压成型工艺，一般不需要在粉料中添加润滑剂，这样既减少了对制品的污染，又简化了制造工序。

e．等静压成型的制品，性能优异，生产周期短，应用范围广。

等静压成型工艺的缺点是，工艺效率较低，设备昴贵。

本文着重介绍的应用，以及的一些情况。

等静压技术-冷等静压设备

冷等静压成塑有湿袋法和干袋法两种．

相应等静压机的结构也有所不同。

冷等静压机总体布置图

1.湿袋法等静压 将粉末装入，直接打人液体压力介质，和液体相接触．因此称湿袋法。这种方法可任意改变塑性包套的形状和尺寸．制品灵活性很大．适用于小规模生产。每次都要进行装袋、卸袋操作，生产效率不高，不能连续进行大规模生产。

2.干袋法等静压 橡皮袋首先放在缸内．工作时不取出，粉末装入另外的成型塑性袋后．放进加压橡皮袋内，与液体不相接触．因此称为千袋法。这种方法可连续操作，即把上盖打开．从料斗装料．然后盖好上盖加压成受．出料时．把上盖打开．通过底部的顶棒把压坯从上边顶出去。短，适用于成批生产．但产品规格受限制．因为加压塑性模不能经常更换。

由于大量使用的主要是湿袋法．因此下面着重介绍湿袋结构。

3.超高压容器

超高压容器是的主要设备，是或其他物品的工作室．必须要有足够的强度和可靠的密封性。

容器缸体的结构．常采用螺纹式结构和框架式结构。 框架式冷等静压机螺纹式结构：缸体是一个上边开口的坩埚状圆筒筒体，为了安全可靠．在外面常装加固钢箍（热套和钢筒）．形成双层缸体结构。缸筒的上口用带螺纹的塞头连接和密封。这种结构制造起来较简

单．但螺纹易损坏，安全可靠性较差．工作效率较低。为了操作方便．有的设计成开口螺纹结构，塞头装入后，旋转45’，上端另有液压压紧装置。

框架式缸 缠绕式框架和容器体结构：缸体为一个圆筒，用高强度钢制成．或用高强度钢丝带绕制，简体内的上、下塞是活动的，无螺纹连接。缸体的轴向力靠框架来承受。这佯，避免了螺纹结构的应力集中，工作起来安全可靠。对于缸体直径大、压力高的情况，更具有优越性，但投资较高。

4 超高压泵及液压系统

超高压倍增器向容器内注入高压液体．是通过高压泵以及相应的管道、阀门来实现的。高压泵有（一般由电机皮带轮带动曲轴推动柱塞做往复运动）、（由大面积活塞缸推动小面积柱塞高压缸做）等。 超高压泵

5.辅助设备 为了使等静压机高效率地工作，必须配备辅助设备。自动冷等静压机的辅助设备主要有开、闭缸盖移动框架．模具装卸．振动，压坯脱模．压力侧量和操作系统等装置。 等静压机- 瑞典的昆塔斯公司参数（ASEA ABB前身之一） 昆塔斯冷等静压机系列数据参考图表 ASEA等静压型号 注：表中QIC100等为冷等静压机型号．其中QIC代表冷等静压机，100代表框架承受的总轴向力为 100MN。 等静压技术-超高压灭菌技术（UHP） （等静压技术在食品杀菌方面的运用）是20 世纪90 年代由日本首创的杀菌方法，它同加热杀菌一样，经100MPa 以上超高压处理后的食品，可以杀死其中大部分或全部的微生物、的活性，从而达到保藏食品的目的，它是一个物理过程，在食品加工过程中主要是利用Le Chace－lier 原理和帕斯卡原理

1. 作用原理 超高压肉制品 ，就是在密闭容器内，用水作为介质对软包装食品等物料

施以的压力，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营养成分破坏和。超高压灭菌的机理是通过破坏菌体蛋白中的，使蛋白质高级结构破坏，从而导致蛋白质凝固及酶失活。超高压还可造成菌体，使菌体内化学组分产生外流等多种细胞损伤，这些因素综合作用导致了微生物死亡。

2.作用特点 超高压技术不仅能杀灭微生物，而且能使淀粉成糊状、蛋白质成，获得与不一样的。超高压技术采用进行处理，易实现杀菌均匀、瞬时、高效。 但是，UHP技术对杀灭芽孢效果似乎不太理想，在绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢后，采用室温和400MPa静水高压处理，不能杀灭这些芽孢。另一方面，由于糖和盐对微生物的保护作用，在粘度非常大的高浓度糖溶液中，超高压灭菌效果并不明显。由于处理过程压力很高，食品中压敏性成分会受到不同程度的破坏。其过高的压力使得能耗增加，对设备要求过高。而且，超高压装置需要较高的投入，尚须解决其高成本的问题，不利于工业化推广。 另外，超高压灭菌一般采用水作为为压力介质，当压力超过600MPa时，水会出现的现象，因而只能使用油等其他物质作为压力介质。超高压灭菌的效果受多种因素的影响，如微生物种类、、温度、时间、压力大小等。 超高压果汁

3.应用 目前，国外已在果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、等生产中有了一定的应用。在每cm2的肉食上施加大约6t重的压力进行高压灭菌。结果，其味跟原来一样，色泽也比原先更好看。日本明治屋食品公司将草莓、苹果和猕猴桃等果酱经软包装后在400～600MPa、10～30min条件下灭菌，产品的色泽和风味不变，并保持了水果原有的口感，VC的保留率较高。

高压技术和其它技术相结合，能更有效杀灭微生物，破坏酶，延长货架寿命。利用高压CO2和高压技术相结合方法处理胡萝卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高静水压结合处理，可使需氧菌完全失活，多酚氧化酶、脂肪氧化酶、果胶甲酯酶残留活性分别低于

11.3%、8.3%、35.1%。 等静压技术-美国Avure Technologies公司等静压设备 当时瑞典的 ASEA 是第一家将 Battelle Memorial Institute（俄亥俄州哥伦布市）提出的等静压技术实现商业化的公司。 20 年之后，ASEA 成为了 ABB 的一部分，而后者主要致力于等静压和的市场开发。 1999 年，ABB 的高压事业部被美国 收购。而 Flow 引领了高压技术在食品防腐市场的拓展应用，所用的品牌名称即为 。 2005 年，. 成为了私有的独立公司。 今天，所有四种品牌的压机都在全球各地的制造厂内正常运行着。 美国Avure Technologies公司冷等静压机 美国Avure Technologies公司热等静压机 美国Avure Technologies公司冷等静压机 等静压技术-国内的一些图片 德阳万达重型机械设备制造有限公司正在缠绕的等静压超高压芯筒 小型等静压机 附图 参考资料： 《冷等静压技术的应用》 江崇经 作 《热等静压技术和设备的应用与发展》 詹志洪 被引用