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干压成型
发布时间：
2026-01-15 15:31
来源：
干压成型（Dry Pressing）是将造粒后的电瓷粉料（含少量结合剂与水分） 置于高精度钢制模具中，通过专用压力机施加单向或双向高压，使粉体颗粒重排、紧密结合并形成特定形状坯体的成型方法。该工艺以坯体密度高、尺寸精度好、收缩率小、生产效率高为核心优势，应用于形状相对简单的绝缘子、瓷套、支柱等电瓷产品的制造。
一、工艺原理与核心特点
（一）工艺原理
干压成型的实质是在外力作用下，造粒粉体颗粒在模具内克服内摩擦与壁摩擦，发生颗粒重排→弹性变形→塑性变形，逐步填充间隙、增大接触面积；结合剂（如 PVA 水溶液）在颗粒表面形成的薄界面层产生粘着力，使紧密堆积的颗粒形成具有一定机械强度的整体坯体。
（二）核心特点
优势：
1. 坯体密度均匀、高（可达理论密度的 65%-75%），烧结后性能稳定。
2. 尺寸精度高（公差 ±0.1%-±0.3%），表面光洁，后加工量小。
3. 水分 / 结合剂含量低（水分 3%-6%，结合剂通常 < 5%），无需长时间干燥，可直接进窑。
4. 生产周期短，自动化程度高（适合批量生产）。
5. 烧成收缩率小（<5%），变形风险低，电性能优异。
局限性：
1. 适合高度 0.3-60 mm、直径 5-500 mm 的简单形状（盘状、环形、片状、短圆柱），不适合高长径比（L/D>1.5）或复杂异形件。
2. 模具成本高（需高精度钢材），磨损快，维护要求高。
3. 压力分布存在梯度（单面加压更明显），易导致密度不均，大型坯体更显著。
二、工艺流程与关键步骤
（一）工艺流程
原料精选→配料→球磨（湿法）→喷雾干燥造粒→筛分 / 陈腐→模具准备（清洁、润滑）→装料→加压（单面 / 双面，分级加压 + 保压）→脱模→坯体检查 / 修整→烧结前准备
（二）关键步骤
1. 原料与配料
电瓷干压原料以高铝矾土 / 高岭土（主原料）、石英、长石（助熔）、滑石（调节性能） 为主，辅以结合剂（PVA、石蜡、亚硫酸纸浆废液）、分散剂、润滑剂等。典型配方：
主原料（高岭土 + 铝矾土）：60%-75%
石英：10%-15%
长石：10%-18%
滑石：0%-10%
结合剂（PVA 水溶液，浓度 8%-12%）：外掺 3%-5%（干基）
水分控制：最终造粒粉水分 3%-6%（干压适宜区间）
2. 球磨与浆料制备
配料后进行湿法球磨，目标是粒径分布合理（d50=2-5 μm，最大粒径 < 30 μm）、混合均匀。球磨时间通常 8-16 小时，浆料固含量 60%-65%，pH 值调节至 8-9 以改善分散性；球磨后过 200 目筛除杂质。
3. 喷雾干燥造粒（核心环节）
造粒是干压成型的关键前提，直接决定粉体流动性、松装密度与成型质量。
设备：压力式 / 离心式喷雾干燥塔（热风温度进口 200-220℃，出口 80-90℃）
工艺要点：
浆料泵压稳定，雾化均匀（雾滴 50-150 μm）
热风与雾滴逆向接触，干燥时间 1-3 秒，形成空心 / 实心球形颗粒（粒径 40-120 μm）
造粒粉要求：松装密度 0.8-1.2 g/cm³，流动性（霍尔流速）>20 s/50 g，含水量 3.5%-5%
造粒后：过 60-80 目筛，筛下细粉返回再造粒；造粒粉陈腐 24-48 小时（释放内应力，改善成型性）
4. 模具准备与装料
模具结构：通常由上模冲、下模冲、凹模组成，材质为 Cr12MoV 等高硬度耐磨钢，表面粗糙度 Ra<0.8 μm，配合间隙 < 0.02 mm
模具润滑：模壁均匀喷涂极薄的硬脂酸锌 / 石蜡乳液（避免粘模，减少摩擦）
装料：定量加料（精度 ±0.2%），均匀铺入型腔，避免局部堆积；对大型件可采用振动辅助装料，提高松装密度均匀性
5. 加压成型（核心操作）
设备：伺服液压干压机 / 机械压力机（压力范围 100-500 MPa，根据坯体大小与材质调整）
加压方式：
单面加压：仅上模冲施压，结构简单，适合薄小件；但压力梯度大，L/D>0.8 时密度不均明显
双面加压：上下模冲同时施压，压力梯度减小，坯体密度更均匀，适合中厚件（L/D=0.8-1.5）
加压工艺曲线（推荐）：
预压阶段（0-30% 额定压力）：慢速（1-2 mm/s），排出大部分自由空气
主压阶段（30%-100% 额定压力）：中速（2-4 mm/s），实现颗粒紧密堆积
保压阶段（100% 压力）：保压 5-30 秒（大件 / 厚件延长），进一步排气与应力松弛
泄压阶段：慢速（1-2 mm/s），避免坯体回弹开裂
典型压力参数：普通电瓷150-250 MPa；高铝电瓷250-350 MPa
6. 脱模与坯体处理
脱模：平稳顶出（速度 < 1 mm/s），避免冲击与局部受力不均；大型件可采用分步脱模或降温脱模（减少热胀冷缩影响）
坯体检查：尺寸、外观、密度（抽样称重法）；剔除分层、裂纹、气孔、缺角等缺陷
修整：轻微毛刺用砂纸手工去除；对精度要求高的产品，可进行坯体轻微磨削
7. 后续工序
坯体→排胶（低温预烧，去除结合剂）→高温烧结（1280-1400℃，根据配方调整）→检验（尺寸、机电性能、外观）→上釉（如需）→二次烧结（釉烧）→成品
三、关键工艺参数控制与影响分析
参数类别 | 推荐范围 | 控制要点 | 影响 |
造粒粉 | 水分：3.5%-5% 松装密度：0.9-1.1 g/cm³ 流动性：>22 s/50 g 粒径：40-100 μm | 喷雾干燥温度、浆料固含量、粘结剂用量协同控制 | 水分过高：粘模、坯体强度不均 水分过低：坯体易开裂、密度低 流动性差：装料不均，密度波动大 |
加压工艺 | 压力：普通电瓷180-220 MPa、高铝电瓷280-320 MPa 加压速度：预压1-2 mm/s，主压2-3 mm/s 保压时间：薄件5-10 s，厚件20-30 s | 压力根据坯体L/D与材质调整；保压时间以排气完全为度 | 压力不足：密度低，烧结后强度差 压力过高：模具磨损加剧，坯体可能出现应力开裂 加压过快/保压不足：排气不畅，形成气孔、夹层 |
模具 | 温度：20-25℃（室温） 润滑：薄而均匀，避免积油 配合间隙：<0.02 mm | 模具定期检查，磨损后及时修复/更换 | 温度波动：尺寸不稳定 润滑不当：粘模、表面拉伤 间隙过大：坯体边缘致密不足，易掉渣 |
四、常见缺陷及成因与控制对策
缺陷类型 | 主要成因 | 控制对策 |
分层/夹层 | 1. 造粒粉流动性差，装料不均 2. 加压过快，排气不畅 3. 单面加压L/D过大 4. 模具润滑不均，壁摩擦过大 | 1. 优化喷雾造粒，提高粉体流动性与松装密度 2. 采用分级慢速加压+延长保压 3. 改用双面加压，降低L/D比 4. 改进润滑方式，确保模壁均匀 |
表面裂纹/边缘崩裂 | 1. 水分过低，粉体塑性差 2. 泄压速度过快，坯体回弹3. 脱模速度快，受力不均 4. 模具圆角不足，应力集中 | 1. 控制造粒粉水分在4%-5% 2. 慢速泄压（<1 mm/s） 3. 平稳顶出，使用弹性顶杆4. 模具边角设置R0.3-R0.5圆角 |
粘模/表面拉伤 | 1. 模具润滑不足或积油 2. 模具表面光洁度不足 3. 压力过高，粉体嵌入模具缝隙 | 1. 均匀薄涂润滑剂，避免过量 2. 定期抛光模具，保持Ra<0.8 μm 3. 控制压力在合理范围，定期清理模具缝隙 |
尺寸偏差/变形 | 1. 装料量不稳定 2. 压力波动大 3. 模具磨损，配合间隙变大4. 造粒粉水分波动 | 1. 提高加料精度（±0.1%）2. 采用伺服压力控制系统，稳定压力 3. 定期检查模具尺寸，及时修复/更换 4. 严格控制造粒工艺，稳定水分 |
五、应用场景与发展趋势
（一）典型应用产品
高压盘形悬式绝缘子（特别是高强、耐污型）
电除尘器用承压绝缘子、瓷套、支柱瓷瓶
中低压线路用针式、蝶式绝缘子
火花塞绝缘子等小型精密电瓷件
（二）技术发展趋势
造粒技术升级：采用多级喷雾干燥、低温造粒，提高粉体球形度与流动性，降低细粉率
加压工艺优化：伺服液压系统实现全流程压力闭环控制，配合双面 / 浮动加压，改善压力分布
模具技术创新：采用硬质涂层（如 TiN、CrN）提高模具寿命；3D 打印制造复杂模具镶件
复合成型结合：对高长径比或复杂件，采用 “干压 + 等静压” 复合工艺（干压预成型，等静压二次致密）
智能化生产：引入 MES 系统，实现原料 - 造粒 - 成型 - 检测全流程数据监控与质量追溯
干压成型
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