無(wú)壓燒結(jié)碳化硅陶瓷防彈片的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、1前言 12 工藝流程 22.1 工藝的選擇 22.1.1 粉料的制備 22.1.2 成型方式 22.1.3 燒結(jié)方式 32.2工藝流程圖 43 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述 43.1原料配比 43.2生產(chǎn)工藝4漿料的制備過(guò)程 5造粒及粉料性能檢測(cè) 53.2.3 成型 63.2.4 燒結(jié) 6后續(xù)機(jī)械加工處理 65主要設(shè)備簡(jiǎn)介 75.1 電子天平 75.2 超聲波清洗器 85.3三維混料機(jī) 85.4噴霧干燥器 95.5流速計(jì) 105.6四柱式萬(wàn)能液壓機(jī) 115.7模具 115.8真空燒結(jié)爐 126產(chǎn)品指標(biāo) 136.1粉料性能檢測(cè) 136.2.2 結(jié)果討論 167小結(jié) 171前言碳化硅（SiC）在自然界中幾乎不存

2、在，所以SiC是人工合成材料。隨后在隕石中偶然發(fā)現(xiàn)SiC化合物的存在。1893年美國(guó)人Acheson首先用SiO2碳還原法（SiO2+3C=SiC+2CO（g）人工合成SiC粉末，該法至今仍是碳化硅粉體合成機(jī)材料制備的 主要方法，其后又出現(xiàn)了硅-碳直接合成法、氣相沉積法、激光法、有機(jī)前驅(qū)體法等，所 以碳化硅（SiC）陶瓷是以SiC為主要成分的陶瓷制品。SiC有著的化學(xué)穩(wěn)定性好，但 SiC本身很容易氧化，在SiC表面形成一層二氧化硅薄 膜，進(jìn)而氧化進(jìn)程逐步被阻礙。高純度的SiC 一般用于制造高性能陶瓷與電熱元件，純度大于98.5 %的SiC絕大部分用于制造磨料與耐火材料。而制備得SiC陶瓷具有很

3、高的硬度、 高溫強(qiáng)度高、抗氧化性好、耐腐蝕和良好的熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，因此成為重要的高溫陶瓷材料。 SiC陶瓷是非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一種。碳化硅陶瓷不僅在高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮 著重要的作業(yè)，而且在冶金、機(jī)械、能源和建材化工等熱門領(lǐng)域也擁有廣闊的市場(chǎng)。SiC有兩種主要的晶型：一種是 B -SiC，有類似于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的立方晶系結(jié)構(gòu)；另一 種是a -SiC，是類似于纖鋅礦的六方晶系結(jié)構(gòu)。通常情況下B -SiC和a -SiC之間的轉(zhuǎn)化是不可逆的，但是在2000E一下合成的SiC主要是B -SiC，在2200E以上可以合成a -SiC。 SiC在不同物理化學(xué)環(huán)境下能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，這些成分相同，形態(tài)

4、，構(gòu)造和物理特 性有差異的晶體稱為同質(zhì)多相變體，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SiC多相變體有200多種。SiC是非常強(qiáng)的共價(jià)鍵化合物，其晶體結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)是配位四面體，通過(guò)定向的強(qiáng)四面體 SP鍵 結(jié)合在一起，并有一定程度的極化，主要區(qū)別在于SiC四面體的堆積次序不同。SiC是共價(jià)鍵材料，很難燒結(jié)。傳統(tǒng)的 SiC耐火材料和發(fā)熱體一般是采用添加硅酸鋁 質(zhì)或者高鋁質(zhì)材料作為結(jié)合劑來(lái)進(jìn)行燒結(jié)，但是致密度不高，強(qiáng)度和其他力學(xué)性能也不好。經(jīng)過(guò)近一二十年的發(fā)展有著以下工藝：（1）反應(yīng)結(jié)合SiC; （2）無(wú)壓燒結(jié)SiC; （3）熱等 靜壓燒結(jié)SiC;其中無(wú)壓燒結(jié)SiC工藝，在微米級(jí)別的SiC粉體中加入適量的助燒劑（如： B

5、 C AI等），混磨均勻后，可根據(jù)制品成型要求成型，然后在2100-2200C的氣氛中、1atm下燒結(jié)，可以得到相對(duì)密度為96% -98 %的制品-2。故本實(shí)驗(yàn)采用無(wú)壓燒結(jié)法。我國(guó)是SiC原料生產(chǎn)大國(guó)，又具有廣泛的工業(yè)和高技術(shù)需求，此外由于 SiC制品的需 求是覆蓋整個(gè)材料的高、中、低檔，有利于產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?，因此可以進(jìn)行 SiC制品的產(chǎn) 業(yè)化開發(fā)和研制。2工藝流程2.1工藝的選擇碳化硅陶瓷不僅具有很高的強(qiáng)度和硬度以及優(yōu)異的抗熱沖擊能力，而且具有可靠地化 學(xué)穩(wěn)定性和抗蠕變性等特點(diǎn)。由于其化學(xué)鍵特點(diǎn)，碳化硅陶瓷在燒結(jié)時(shí)原子擴(kuò)散速率很低， 燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力小，不易燒結(jié)致密，必須引入燒結(jié)助劑或提高粉體燒結(jié)

6、活性以及采用一些特殊 工藝手段才能獲取高致密的碳化硅陶瓷材料。在制備結(jié)構(gòu)陶瓷過(guò)程中，素坯密度和微觀均 勻性將直接影響材料的燒結(jié)行為、陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，而原料粉體顆粒形狀、大 小分布和流動(dòng)性對(duì)其成型性能有著很大的影響。粉料的制備：4：噴霧干燥造粒工藝是將混合好的漿料直接噴霧到熱空氣中，在非常短的時(shí)間內(nèi)干燥， 避免了各組分的良團(tuán)聚和沉降分離，保持了漿料原有的均勻性；同時(shí)漿料霧化均勻，得到 的粒度分布均勻，流動(dòng)性好，適合連續(xù)自動(dòng)成型球形顆粒，從而有利于提高素坯的密度、 均勻性和燒結(jié)性能；而且可以改善成型車間的空氣質(zhì)量，保護(hù)工人身體健康。故在本次試 驗(yàn)中采用此工藝。由于各種成分或添加劑的粒度、

7、密度、分散性等各不相同，為保證混料過(guò)程中各組分之間的均勻分散，對(duì)混合過(guò)程的濕化學(xué)工藝和條件需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。如果采用簡(jiǎn)單的 混合-烘干-過(guò)篩-造粒工藝路線,粉料質(zhì)量將很難保證。本文中采用壓力噴霧造粒的方 式對(duì)SiC粉體進(jìn)行噴霧造粒處理.成型方式在特種陶瓷制品生產(chǎn)過(guò)程中，成形是塑造制品形體的手段。用戶對(duì)陶瓷制品的性能和 質(zhì)量要求各異，這就使陶瓷制品的形狀、大小、厚薄等不同，因此，成形方法是多種多樣 的。特種陶瓷的成形方法有多種，如注漿成形法（坯料含水量或含調(diào)和劑量v 38%）、可 塑成形法（坯料含水量或含調(diào)和劑量v 26%）、壓制成形法（坯料含水量或含調(diào)和劑量v 3%）等。壓制成形可分為干壓成

8、形（粉料含水量為3%- 7%）和等靜壓成形（粉料含水量為 3鳩下），多用于圓形、片狀、簡(jiǎn)單不規(guī)則形狀部件的生產(chǎn)。干壓成形操作方法方便簡(jiǎn)潔，技術(shù)、資金投入少，但因其有壓制制品形狀簡(jiǎn)單、壓制 受力不均、易變形等多種缺點(diǎn)，所以一般與其他成形方法結(jié)合使用。冷等靜壓成形的坯體 強(qiáng)度大、密度高而均勻，可以成形長(zhǎng)徑比大、形狀復(fù)雜的零件，尤其可以實(shí)現(xiàn)坯體近、凈 尺寸成形，在改善產(chǎn)品性能，減少原料消耗，降低成本等方面，都具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合 上述兩種成形方法的優(yōu)點(diǎn)，一般采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型來(lái)獲得更高性能的陶瓷產(chǎn)品。但由于本實(shí)驗(yàn)對(duì)性能要求不是很高且僅干壓成型就可以滿足要求，故本實(shí)驗(yàn)只采用了干壓 成型工藝對(duì)其成

9、形。燒結(jié)方式碳化硅的燒結(jié)工藝可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。兩種燒結(jié)工藝所得到的碳化硅陶瓷的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)。如表2-1所示，兩種燒結(jié)方法的研究現(xiàn)狀。表2-1固相燒結(jié)和液相燒結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)燒結(jié)類型燒結(jié)溫傳質(zhì)方式度C力學(xué)性能結(jié)構(gòu)斷裂固態(tài)燒斷裂韌性較低，強(qiáng)度較高，穿晶斷擴(kuò)散傳結(jié)> 2000晶粒粗大均勻性差裂質(zhì)有較咼的裂紋敏感性液相燒18502000強(qiáng)度，斷裂韌性較高晶粒細(xì)小，均勻成等軸晶狀沿晶斷粘性流結(jié)裂動(dòng)固相燒結(jié)的缺點(diǎn)主要為：需要較高的燒結(jié)溫度（2000 C），對(duì)原粉材料的純度要求較 高，并且燒結(jié)體斷裂韌性較低，有較強(qiáng)的裂紋強(qiáng)度敏感性，在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為晶粒粗大且 均勻性差，斷裂模式為典型的穿晶斷裂。液

10、相燒結(jié)的燒結(jié)機(jī)理是以一定數(shù)量的多元低共熔氧化物為燒結(jié)助劑，在高溫下燒結(jié)助劑 形成共熔液相，使體系的傳質(zhì)方式由擴(kuò)散傳質(zhì)變?yōu)檎承粤鲃?dòng)傳質(zhì)，降低了致密化所需要 的能量和燒結(jié)溫度。同時(shí)，固熔體的形成引起晶格缺陷，形成自由焓。由于碳化硅燒結(jié)溫 度較高，在高溫下碳化硅及其晶格振動(dòng)更容易，故自由焓隨溫度的升高而顯著增大，大 大增加碳化硅內(nèi)部空位，活化碳化硅燒結(jié)度。固熔體能提高燒結(jié)體致密化速率，降低晶粒 粗化速率。液相燒結(jié)首先導(dǎo)致了材料在結(jié)構(gòu)上的變化一一晶粒細(xì)小均勻呈等軸晶狀，同時(shí)由于晶界液相的引入和獨(dú)特的界面結(jié)合弱化，材料的斷裂也變?yōu)橥耆难鼐嗔涯Ｊ剑?結(jié)果使材料的強(qiáng)度和韌性顯著提高。結(jié)合所要制得的器件的

11、各項(xiàng)性能要求，固相燒結(jié)雖然缺點(diǎn)很多但可以滿足要求在此采用固相燒結(jié)。2.2工藝流程圖稱量原料SiC(385.6g)和B4C(4g)油酸(4ml)和Dararn(lml) *f酚醛樹脂(20g)+乙醇(35ml)/將65ml蒸餾水 調(diào)溶液PH值10向攪拌罐中加入一定量的 磨介三維混料機(jī)將以上 原料加 入攪拌 罐攪拌大約2小時(shí)取出樣品碳化硅粉末后續(xù)加工：銃、 磨、鉆等得到 成品噴霧造粒、過(guò) 篩、測(cè)流動(dòng)性、 充裝密度、觀 察形貌。冷等靜壓無(wú)壓燒結(jié)，測(cè) 量樣品尺寸、 壬曰.質(zhì)量3生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述3.1原料配比匚引陶瓷產(chǎn)品性能取決于陶瓷原料配方和生產(chǎn)工藝等大量因素，其中坯料的原料配方對(duì)產(chǎn)品性能起著決定性的作用

12、。所以要想生產(chǎn)出性能優(yōu)良的產(chǎn)品，必須對(duì)原料配方進(jìn)行優(yōu)化，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)原料配方進(jìn)行了一定的改變，其原料配比如下表3-1所示表3-1 :原料配比原料稱量值SiC385.6印C4g酚醛樹脂20g蒸餾水65g乙醇35ml油酸4mlDararn1ml3.2生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝流程：SiC粉和粘結(jié)劑一 成型一 毛胚一 預(yù)燒一 素坯一 機(jī)械加工一 反應(yīng)燒結(jié) 制品漿料的制備過(guò)程6將亞微米級(jí)SiC粉、無(wú)水乙醇放入硬質(zhì)塑料罐，然后分別將作為粘結(jié)劑、增塑劑和潤(rùn) 滑劑的有機(jī)添加劑酚醛樹脂、油酸按比例加入后濕法球磨 2h,過(guò)篩漿料，取出磨介，制得 所需的漿料。造粒及粉料性能檢測(cè)通過(guò)噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒，將過(guò)

13、篩好的漿料準(zhǔn)備好，依次開啟送風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)， 接著打開加熱開關(guān)開始升溫。當(dāng)出料口溫度達(dá)到設(shè)定溫度185C左右時(shí)，啟動(dòng)料泵和除塵系統(tǒng)。當(dāng)泵壓達(dá)到規(guī)定壓強(qiáng)后，打開噴槍開始造粒。噴霧造粒時(shí)，為了保持漿料的均勻性， 利用玻璃棒邊攪拌邊進(jìn)料。漿料通過(guò)低噴式壓力噴嘴霧化，按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。整個(gè)過(guò)程維持入口溫度 65-75 C。造粒結(jié)束時(shí)，應(yīng)首先關(guān)停加熱裝置，停止燃?xì)鈾C(jī)運(yùn)行，然后關(guān)閉噴槍閥門，擰下噴嘴并洗干凈。當(dāng)進(jìn)口溫度減低到100C以下后可以停止送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，接著清理干燥塔內(nèi)余料，最后關(guān)閉總電源，完成生產(chǎn)操作。粉料 的性能采用流動(dòng)性及松裝密度測(cè)定儀測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度，每個(gè)樣品測(cè)定

14、3次取平均值。顆粒形貌通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀察和分析。噴霧干燥制備的固相燒結(jié)碳化硅陶瓷粉料,流動(dòng)性36.8s（樣品量30g）。表面光滑, 粉料的流動(dòng)性良好，可以滿足壓制成型的要求。成型通過(guò)采用四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)使碳化硅粉末成型，制成碳化硅陶瓷片樣品。首先將稱量 好的30g坯料填入50*50的相應(yīng)的經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑的模具中，使用鐵塊輕微敲打模具壁面，使坯 料分布均勻，可用模蓋輕微抹平坯料表面，蓋好模蓋并將其搬到四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)墊板上 放置好。開啟液壓機(jī)，設(shè)定壓力為 16T，保壓30s，進(jìn)行壓制，最后脫模取出樣品。燒結(jié)先將壓制好的碳化硅陶瓷片進(jìn)行冷等靜壓2h，再將冷等靜壓的樣品放在真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，經(jīng)過(guò)h的燒結(jié)

15、，取出樣品放置至室溫。后續(xù)機(jī)械加工處理先將陶瓷片經(jīng)過(guò)打磨，再使用拋光機(jī)（如下圖3-2 ）將其拋光圖3-2拋光機(jī)4設(shè)備選型8：碳化硅玻璃夾具底座生產(chǎn)所用到的主要設(shè)備包括電子天平、三維混料機(jī)、噴霧干燥器、干壓成型機(jī)、無(wú)壓燒結(jié)爐、機(jī)械加工等主要設(shè)備。設(shè)備主要選取經(jīng)濟(jì)實(shí)用，生 產(chǎn)效率較高的生產(chǎn)機(jī)械，以滿足生產(chǎn)要求為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)和我學(xué)校的實(shí)際條件本實(shí)驗(yàn)采用以下設(shè)備，見(jiàn)表4-1 :表4-1使用設(shè)備編號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)外觀尺寸mm1電子天平JJ3002超聲波清洗器KQ 3200320 X 264X 3403三維混料機(jī)MX-18220X 1140X 9904噴霧干燥器GEA niro5流速計(jì)HYL1026四

16、柱式萬(wàn)能液壓機(jī)YA32-631500X1200X 25007等靜壓成型機(jī)8干壓成型機(jī)V3-R1200X1500X 23009金屬模具300 X 300 X 10010烘干機(jī)11真空燒結(jié)爐12磨床13銃床14拋光機(jī)5主要設(shè)備簡(jiǎn)介5.1電子天平JJ系列電子天平是繼T系列電子天平之后推出的更高精度的產(chǎn)品，憑借簡(jiǎn)單的操作，較高的精度和靈敏度獲得了顧客的青睞。它繼承了T系列電子天平的優(yōu)點(diǎn)并具備了自身的優(yōu)勢(shì)，水平泡和水平調(diào)整腳保證天平自身和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，此外，天平配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，可連接打印機(jī)和計(jì)算機(jī)。各項(xiàng)指標(biāo)如表5-1 :表5-1電子天平的技術(shù)指標(biāo)設(shè)備名稱型號(hào)秤盤尺寸分辨率取大稱量生產(chǎn)廠家電子天平

17、JJ300©1 35mm0.01g300g美國(guó)雙杰5.2超聲波清洗器超聲發(fā)生源與清洗槽為一體化。主要適用于商業(yè)、輕工、大專院校、科研單位的 小批量清洗、脫氣、消泡、乳化、混勻、置換、提取、粉料粉碎及細(xì)胞粉碎。主要性 能及特點(diǎn)：附設(shè)溶液加熱裝置溫?？胤秶?80度，附設(shè)超聲定時(shí)裝置，1-20分鐘內(nèi)任意設(shè)定。清洗器的每個(gè)超聲換能器發(fā)射功率為50W主要技術(shù)指標(biāo)如表 5-2所示。表5-2超聲波清洗器的技術(shù)指標(biāo)型號(hào)儀器尺寸(mm)容量(L)超聲頻率(KHz)超聲功率(W)加熱功率(W)KQ3200320X 264X 3406401508005.3三維混料機(jī)圖5-3三維混料機(jī)本工藝所使用的混料機(jī)為

18、MX系列渦流混料機(jī)，它主要適用于金剛石制品，粉末冶金，化工等行業(yè)的粉末或微小顆粒的混料攪拌。主要特點(diǎn)為三維空間， 六個(gè)自由度, 加速，減速，抖動(dòng)，搖滾等多種運(yùn)動(dòng)方式的有機(jī)結(jié)合。混料時(shí)間任意設(shè)定，混料速度 可調(diào)。混料均勻，效率高，減小了粉料的氧化。工作原理：該機(jī)在運(yùn)行中，由于混合桶體具有都方向運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作，使各種物料在混合過(guò) 程中加速了流動(dòng)和擴(kuò)散作用，同時(shí)避免了一般混合機(jī)因離心里作用所產(chǎn)生的物料比重偏析 和積聚現(xiàn)象，混合無(wú)死角，能有效確保混合物料的最佳品質(zhì)。結(jié)構(gòu)組成：機(jī)由幾座、傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、多向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、混合筒等部件組成。 與物料直接接觸的混合筒采用優(yōu)質(zhì)不繡剛材料制造，筒體內(nèi)外壁均經(jīng)鏡面拋

19、光。其主要技 術(shù)指標(biāo)如表5-4所示：表5-4三維混料機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)型號(hào)容積(L)輸出轉(zhuǎn)速(r / min)外觀尺寸(mm)混料時(shí)間(h)MX-181814 / 221220X 1140X 9901005.4噴霧干燥器圖55噴霧干燥器噴霧干燥器是處理溶液、懸濁液、泥漿狀物料的干燥器。它是用噴霧的方法使物料成 為霧滴分散在熱氣流中，物料與熱空氣互助接觸，使水分迅速蒸發(fā)，達(dá)到干燥的目的。噴 霧干燥器主要由以下部件組成：熱氣體分配室、干燥室頂架、干燥室筒體、干燥室錐體、霧化器工作原理（圖：56）:氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾和加熱，進(jìn)入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化

20、器，（旋轉(zhuǎn)）噴霧成極細(xì)微的霧狀液珠，與熱空氣并流接觸，在極短的時(shí)間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和 旋風(fēng)分離器中輸出，廢氣由風(fēng)機(jī)排空。結(jié)構(gòu)組成：要由供料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成，而每一 系統(tǒng)又包括一些相關(guān)設(shè)備。供料系統(tǒng)由攪拌桶、過(guò)濾器、隔膜泵和噴槍等組成。應(yīng)用：本設(shè)備主要用于大專院校、科研院所、企業(yè)單位等開發(fā)新產(chǎn)品的小型實(shí)驗(yàn)和 中試，更適附價(jià)值高的產(chǎn)品的研發(fā)和小批量生產(chǎn)，它可根據(jù)不同的產(chǎn)品特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸 索其噴霧干燥最佳工藝條件，為規(guī)模生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。s2? / V排空或落劑回收 eadn-austed w sno Wni recovering1液料If 2

21、懣糾泵HJE縮至氣4氣流海書 燥墻6禺風(fēng)分離誥7布卿塵 $血懿器圖5 6工作原理示意圖5.5流速計(jì)HYL-102型霍爾流速計(jì)是丹東市恒宇儀器有限公司依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1482-84的規(guī)定設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。本裝置適用于用標(biāo)準(zhǔn)漏斗法測(cè)定金屬粉末的流動(dòng)性。凡能自由流過(guò)孔徑為2.5mm標(biāo)準(zhǔn)漏斗的粉末，均可采用本裝置。粉末的流動(dòng)性，以50g粉末流過(guò)規(guī)定孔徑的標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的時(shí)間來(lái)表示。流速計(jì)的相關(guān)參數(shù)如表5-7所示。表5-7流速計(jì)相關(guān)參數(shù)設(shè)備型號(hào)小孔直徑量筒容積生產(chǎn)廠家霍爾流速計(jì)HYL1022.5mm25ml皓宇科技5.6四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)圖5-7 液壓機(jī)工作原理：壓泵是油壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，是靠泵的作用力使液壓油通

22、過(guò)液壓管路進(jìn)入油缸/活塞油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密 封的作用，使液壓油不能泄露。最后通過(guò)單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。油壓缸：將油壓能轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能油壓傳動(dòng)是利用液體壓力來(lái)傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式油壓裝置是由油 壓泵，油壓缸，油壓控制閥和油壓輔助元件。結(jié)構(gòu)組成：四柱油壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。四柱油壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及各 種壓力閥和方向閥等組成。用途：廣泛用于汽車行業(yè)的零配件加工及各行業(yè)多種產(chǎn)

23、品的定型、沖邊、校正及制 鞋、手袋、橡膠、模具、軸類、軸套類零件的壓裝、壓印成型、板材零件的彎曲、壓印、 套形拉伸等工藝，洗衣機(jī)、電動(dòng)機(jī)、汽車電機(jī)、空調(diào)電機(jī)、微型電機(jī)、伺服電機(jī)、車輪制 造、減振器、摩托車及機(jī)械等行業(yè)。5.7模具本工藝生產(chǎn)陶瓷壓環(huán)所采用的模具為金屬模具，其要求如表5-8所示表5-8模具參數(shù)設(shè)備名稱外觀(mm內(nèi)部(mm)金屬模具50*505.8真空燒結(jié)爐圖5-9真空燒結(jié)爐真空燒結(jié)爐（圖5-9）是在真空環(huán)境中對(duì)被加熱物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的爐子，其加熱 方式比較多，如電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等。真空感應(yīng)爐是利用感應(yīng)加熱對(duì)被加熱 物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的爐子，可分為工頻、中頻、高頻等類型

24、，可以歸屬于真空燒結(jié)爐的 子類。真空感應(yīng)燒結(jié)爐。主要原理及用途：真空感應(yīng)鎢燒結(jié)爐是在抽真空后充氫氣保護(hù)狀態(tài)下，利用中頻感應(yīng) 加熱的原理，使處于線圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫，通過(guò)熱輻射傳導(dǎo)到工作上，適用于科研、 軍工單位對(duì)難熔合金如鎢、鉬及其合金的粉末成型燒結(jié)。主要結(jié)構(gòu)及組成：結(jié)構(gòu)形式多為立式、下出料方式。其主要組成為：電爐本體、真空 系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、進(jìn)出料機(jī)構(gòu)、底座、工作臺(tái)、感應(yīng)加熱裝置（鎢加熱體及高級(jí)保溫材料）、進(jìn)電裝置、中頻電源及電氣控制系統(tǒng)等。6產(chǎn)品指標(biāo)6.1粉料性能檢測(cè)粉料的性能采用流動(dòng)性及松裝密度測(cè)定儀(如上圖)測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度，每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值，如表6-

25、1 o表6-1組號(hào)：1#2#3#平均值流動(dòng)性(s/30g)36.44s36.84s37.10s36.79s松裝密度g/cm3(25ml)0.71040.70280.69960.7023噴霧壓力及進(jìn)料速率對(duì) SiC造粒粉的影響噴霧造粒時(shí)，漿料通過(guò)壓力式噴嘴霧化形成霧滴，熱空氣從頂部進(jìn)入干燥塔，霧滴與 熱空氣先逆流然后順流混合，從而快速干燥。霧化壓力與霧滴大小成反比，進(jìn)料速率與霧 滴大小成正比，壓力較低及進(jìn)料速率較大時(shí)，霧化的霧滴較大，溶劑來(lái)不及蒸發(fā)，粉體顆 粒雖然較大但水分含量高，流動(dòng)性差；壓力過(guò)大，進(jìn)料速率較小時(shí)，霧滴噴射高，與頂 部的高溫空氣接觸面大，溶劑蒸發(fā)過(guò)快，導(dǎo)致顆粒破裂，無(wú)法形成理想

26、粒度的粉料。需要 我們?cè)趪婌F時(shí)控制好壓力和進(jìn)料的速率以制得理想的漿料。? 進(jìn)出口溫度對(duì)SiC造粒粉的影響進(jìn)口溫度過(guò)高，會(huì)使塔頂熱空氣過(guò)熱，當(dāng)霧滴升到高處遇到過(guò)熱空氣，會(huì)降低粘結(jié)劑 的效果，最終影響粉料的壓制性能。出口溫度過(guò)高，霧滴能很快干燥，可造成顆粒過(guò)細(xì)， 松裝密度大，同時(shí)也易造成噴嘴堵塞。溫度過(guò)低時(shí)，霧滴中溶劑蒸發(fā)慢，易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象,且粉料顆粒強(qiáng)度不夠，破碎顆粒較多，流動(dòng)性較差。?6.2 SiC陶瓷片的相關(guān)力學(xué)性成能指標(biāo)?SiC 陶瓷片的收縮率、密度。經(jīng)計(jì)算，SiC陶瓷的各項(xiàng)收縮率及實(shí)際密度如表表 6-2,采用游標(biāo)卡尺測(cè)定材料燒前和燒后的尺寸（包括長(zhǎng)a、寬b和高h(yuǎn)）。如表6-2 燒失率編燒

27、結(jié)前燒結(jié)后號(hào)a/mmb/mmh/mma/mmb/mmh/mm150.50.50.50.6.76.640.40.40.7141.645.535.47#33372540609189平均值50.3550.3256.6840.9041.1755.50250.50.50.50.6.86.841.40.40.640.75.485.40#2639231815109727平均值50.32550.2056.8341.03540.6955.44表6-3 密度a/mmb/mmh/mmM生M空M水a(chǎn)b收h收體密度/g/g/g收縮縮積/(g/cm3)縮率率收率/%/%縮/%率/%前 后前 后刖后1504050416.5

28、.282819.181817453.1931#.3.9.3.16850.2153.8.1.8.25025755082504150406.5.2828.19.181920473.1687#.3.0.4.68344.121326.5.3.4.52535195527通過(guò)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量陶瓷片各個(gè)方向的尺寸，進(jìn)而計(jì)算出各方向的收縮率。計(jì)算公式：各方向的線收縮率：S=（LL）/L qX 100%體積收縮率：w=（1-（A*B*H）/（A o*Co*Co）*1OO% ;碳化硅樣品的密度：p sic=M生* p水/（M空-M水）o通過(guò)計(jì)算可知到碳化硅樣品的密度符合無(wú)壓燒結(jié)碳化硅的密度分布（3.14-3.18

29、 ）,大于碳化硅陶瓷的理論密度（碳化硅陶瓷是3.21g/cm3）;而線收縮率在18%上，體積收縮率都在46%以上。一般來(lái)說(shuō)，體積收縮率越大，表面積越小，坯體內(nèi)顆粒的自由能越小， 陶瓷體致密度越高。3 Pl 10 6通過(guò)三點(diǎn)抗彎來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度的測(cè)定，計(jì)算公式為f刁寸（兆牛頓/米2）其中P試樣斷裂時(shí)讀到的負(fù)荷值（牛頓）；L支架兩支點(diǎn)間的跨距（米）；b試樣橫截面寬（米）；h試樣高度（米）。數(shù)據(jù)可從實(shí)驗(yàn)儀器直接讀出，強(qiáng)度如表 6-4示表6-4 強(qiáng)度試樣高度（h）試樣寬度（b）最大力三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度（° b3）單位mmmmNMPa第194.0根348117.60N力-位移曲線1009080J70/60

30、/50z40302010zzz000.040.080.120.160.20.240.280.320.360.4m m燒結(jié)溫度過(guò)高和過(guò)低，都影響燒結(jié)體的致密程度，燒結(jié)體的致密程度直接影響其力學(xué) 性能,碳化硅陶瓷的抗彎強(qiáng)度與硬度隨燒結(jié)溫度的變化與燒結(jié)溫度對(duì)密度的影響趨勢(shì)一 致。溫度未達(dá)到最佳燒結(jié)溫度時(shí)，燒結(jié)體的密度、強(qiáng)度、硬度數(shù)值均低于正常碳化硅陶瓷 的性能指標(biāo)。由實(shí)驗(yàn)測(cè)量知陶瓷的抗彎強(qiáng)度為117.60MPa度要求。622 結(jié)果討論(1) 松裝密度小，影響松裝密度因素主要有；粉末粒度，粒度組成及形狀，顆粒內(nèi)間 隙，一定顆粒級(jí)配可以得到高松裝密度粉體。松裝密度大小影響著成型時(shí)壓力大小，直接 影響胚體致密度。松裝密度小說(shuō)明粉料形貌和尺寸分布不合理，也說(shuō)明粉料顆粒間相互影 響小，粉料流動(dòng)性不好。為保證胚體體積密度的穩(wěn)定，松裝密度小時(shí)，適當(dāng)加大壓制壓力。 粉料的流動(dòng)性決定著它在模具中的充填速度與充填程度。(2) 成形效果不是很理想。壓力大小，保壓時(shí)間和卸壓速率均對(duì)坯體的成型性能有一 定影響。壓力增大會(huì)使粉體顆粒發(fā)生位移，填隙，變形和粉碎，從而導(dǎo)致坯體密度增大， 顆粒發(fā)生重排，粘結(jié)劑填充到內(nèi)部間隙中，使孔隙內(nèi)部氣體派出。壓力過(guò)大會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng) 力，使坯體產(chǎn)生分層裂紋。保壓時(shí)間決定坯體質(zhì)量，太長(zhǎng)影響壓機(jī)壽命，太短影響坯體均 勻