干压成型工艺包括多种常规方法,如单向加压、双向加压(双向同时加压,双向分别加压)、四向加压等。此外,还有改进的干压成型技术,如振动压制和
磁场压制(适用于金属粉末)。干压成型的优点在于生产效率高,人工需求少,
废品率低,生产周期短,制品密度大、强度高,适合大规模工业化生产。然而,这种方法也有其局限性,如成型产品形状受限,模具成本较高,坯体强度较低,内部致密性不均,组织结构均匀性较差。在陶瓷生产领域,干压成型主要用于制造瓷砖、耐磨瓷衬瓷片、密封环等产品。
干压成型的基本原理是在力的作用下,将含有5%-8%水分的粉料装入金属模具中进行压缩。在单向加压过程中,坯料内的气体被排出,颗粒逐渐靠近并紧密咬合,最终形成与模具截面相同的坯体。成型坯体的孔隙尺寸显著缩小,密度显著提高,并具备一定的强度。为了克服细粉带来的挑战,如流动性差、
拱桥效应和孔隙中气体难以排出等问题,常采用加压造粒法,即先将细粉与黏结剂混合,在高压下压成大块,再破碎、筛选,制备出流动性更好的团粒。常用的黏结剂包括
聚乙烯醇(PVA)、
聚乙二醇(PEG)、
羧甲基纤维素钠(CMC)等,其中PVA因其挥发性和残留组分较少而较为适宜,用量一般占粉料质量的1%-3%。
干压成型对粉料有一定的要求,包括较高的体积密度、良好的流动性、合理的颗粒级配、易于粉碎的压力特性以及均匀的水分含量。这些条件有助于提高粉料的填充能力、流动性和压实效果,从而获得致密的坯体。
干压成型的性能受到多个因素的影响,包括粉体性质、压制方式和压制制度,以及润滑剂的使用。压制方式的选择会影响坯体的密度均匀性,特别是在高径比较大的情况下。压制压力的大小直接影响坯体的密度,但过度增压可能会导致层裂或模具损伤。保压时间的长短对坯体内部压力传递和气泡排除至关重要。