干袋法等靜壓機的工作介質參數對異型陶瓷素坯管強度影響的剖析

李伯林

（沈陽市友林技術開發服務公司，遼寧沈陽110000）

0前言

自從上個世紀八十年代廣泛使用干袋法等靜壓機生產氧化鋁陶瓷管作為鹵素燈用發光體以來，人們一直在尋求使用干袋法等靜壓機生產異型發光體陶瓷管，如橢球狀管體，圓錐狀管體以及其它形狀管體。筆者在干袋法等靜壓機成型缸體和成型模具結構等方面進行了一些改進，對異型素坯陶瓷管在成型過程中所遇到的問題做了一些研究，如：干袋法等靜壓機成型腔內的工作介質在壓制素坯管體過程中的流速，取向以及介質動態壓力的演變等。

下面就有關因素對異型陶瓷素坯管的強度影響進行初淺的分析和評述。

1 試驗和結果

氧化鋁陶瓷粉用于生產高壓鈉蒸汽燈發光管，其純度為99.9～99.99，干袋法等靜壓機采用自行研制的手動型。

首先將氧化鋁粉料定量地裝入干袋法等靜壓機成型腔內，分別以50～60MPa，80～100MPa的壓力進行約30～90秒壓制異型陶瓷素坯管，管體的形狀為橢球狀，其中間部分的厚度為0.5～0.7mm，兩端溜肩部分為1.2～1.5mm，而毛細管部分為0.7～1.0mm。分別以50～60MPa壓力和80～100MPa壓力壓制陶瓷素坯管。不過以50～60MPa壓力壓制的陶瓷素坯管多數在其溜肩部分與毛細管部分之間容易出現橫向裂紋或脫環，然而以80～100MPa壓力壓制的素坯管也有橫向微裂紋或溝痕。

備注：實線箭頭為動態壓力；虛線箭頭為靜態壓力。

圖2 在成型模內腔的動態壓力和靜態壓力的不同取向Fig.2 Dynam ic and static pressures inside the press mold cavity in interm ingled directionSolid arrow for direction of dynam ic pressure；dashed arrow for direction of static pressure

2 討論

就上述方法壓制出的素坯管的強度而言，從其外表面上看，顯然成型模內腔的形狀不僅影響等靜壓工作介質的壓力值，還對最終產品的質量和成品率也有很大的影響。也就是說，干袋法等靜壓機在工作期間的工作介質，由于成型模內腔的形狀的因素，在成型模腔內產生的流量不同，流速有快有慢，造成其動態壓力對相應的靜態介質產生的壓力值是不同的，非均勻性的。在成型模腔內當動態壓力取向連續擴散時，相應薄弱區域的靜態介質（靜態壓力）取向會跟隨動態壓力很快達到額定的壓力值，如圖1所示。

但是在成型模腔內相應靜態壓力較強區域中動態壓力取向對該區域的靜態壓力取向并非是直線性滲入，也就是說，其工作介質在不斷增加擴散的期間，其動態壓力的取向同時也很可能會出現渦流或蝸旋，與該區域的靜態壓力的取向產生相互交叉碰撞或相互擠壓現象，造成了兩者的一部分壓力被相互抵消；使得成型模腔內的動態壓力很難在短時間內達到所要求的額定壓力值，這樣就造成了整體陶瓷素坯管的各段強度有所不同，特別是在其溜肩部分與毛細管部分之間過渡區的強度比較低，容易出現溝痕或斷裂等現象，如圖2所示。

圖3 成型模內腔的動態壓力和靜態壓力上升曲線Fig.3 Rising curves of dynam ic and static pressures inside the pressmold cavityStraight line for dynam ic pressure；dashed line for static pressure

然而這種現象隨著工作介質的動態壓力不斷提高和增加保壓時間，保壓的額定壓力值偏差應在3～5MPa范圍內，這樣成型模內腔的靜態壓力在動態壓力的連續不斷增加過程中可能會逐漸減小或消失，達到一定的額定壓力值，見圖3。

3 結論

通過壓制出的素坯陶瓷管外表面的溝痕和斷裂現象來看，筆者認為成型模具的內腔形狀對工作介質所產生的動態壓力具有一定的影響，也使工作介質在產生的動態壓力時其自身的流量取向，流速及其時間都發生了變數，致使異型素坯陶瓷管過渡區域的強度與其他大部分區域的強度截然不同。

筆者強調有關上述干袋法等靜壓機成型模，在壓制異型陶瓷素坯管瞬間，其腔內所產生動態壓力與過渡區域靜態壓力之間的壓力差，是影響異型陶瓷素坯管強度的主要原因。由于上述客觀條件的存在，其工作介質在工作運行過程中產生出不同動態壓力的取向屬于自身內在的現象，目前尚不能更好地解釋清晰。

1 HING P.Proceedings of 2nd International Conference on Isostatic Pressing，1982，1：21-23

2 LIB.Cold isostatic presswith a replaceableandmoving vessel.Pat.No.Applied 200810010280.9

3李伯林.專利號ZL.2006 2 0089808.2

4 YAOHongyan.Bulletin of ChineseCeram ic Society，2007，26（4）：770