静液压制

静液压制设备主要由3部分组成，即由缸体（高压容器）、高压泵、管道阀门组成。

静液压制缸体

冷等静压缸体也叫高压容器。其形状一般为厚壁圆筒形。按照材料力学关于厚壁圆筒的强度计算可知，如果将单层壁圆筒在壁厚不变的情况下改为双层壁预应力圆筒，则高压容器的耐压强度可以提高很多。若改成多层预应力圆筒，则其耐压强度更加提高。冷等静压缸体按筒壁的层数可分为下列3种

1. 单层厚壁圆筒

2. 双层厚壁圆筒

3. 缠绕式圆筒，由高强度（σ_b>3000MPa）的小钢带多层缠绕制成。

静液压制高压泵

高压柱塞泵和（液、气）泵，油泵可供给300 MPa压力油，气泵可供100 MPa压缩气。薄膜泵，一般用来供高压气（Ar，N₂），压力小于100 MPa。

增压器，是增压气泵和增压油泵的总称。增压气泵可将0～2 MPa常压气体增压到5～50MPa；增压油泵可将32MPa油液增压到300MPa。如图《高压泵和增压器结构图》所示。

静液压制管道阀门

管道一般用厚壁无缝钢管，最好是厚壁无缝不锈钢管。

阀门：低压可用电液阀，高压一般为手动针形阀。

静液压制缸口密封盖结构

螺旋式，使用麻烦，逐渐淘汰。

活塞式，缸口由活塞与“O”形橡胶密封环（圈）或楔形橡胶聚四氟复合密封环（圈）密封。

静液压制模具结构

湿袋结构，湿袋是用橡皮、聚乙烯等软袋，做成装粉末的软袋。在使用时，软袋直接放入油液中直接与液体接触。压制完成后，将粉末压坯和橡胶袋一同取出，将橡胶袋表面的油擦干再将压坯从橡胶袋中取出即可。此法称湿袋法。是因为常与油腻的橡胶袋接触，压坯脱模时油腻粘污双手，不易操作。

干袋结构。干袋结构是采用双层橡皮袋、加压橡皮袋固定并密封在高压缸体口上，高压油只局限在钢模和加压橡皮袋之间很小的空间内。装粉末的橡皮袋（也可不用）放在加压成形橡皮袋内，粉末受加压橡皮袋挤压而成形。这种结构装粉和取压件都很方便。特别是生产时不与油液接触，工件干净，劳动条件较好，因此生产效率很高（可达10～15件/min）。大制品（可达300件/h）。如图《模具结构图》所示。

干袋法在高强度陶瓷硬质合金棒材、磁性材料等在生产中得到了广泛应用，特别是近年来英国希马克公司生产的Monostatic系列干袋式等静压机生产效率很高压坯表面光洁。尺寸精度高可生产形状复杂的陶瓷压坯。

静液压制工艺的物理本质就足利用巴斯葛原理，流体基本上是不可压缩的，给流体施加压力，压强通过流体连续的传递，在液体中各处的压强相等。不过要注意，在高压状态下液体也会发生收缩，一般认为在压力超过50MPa时，体积会发生明显收缩，可高达

上图是等静压机的原理图（以湿式为例）。用大型高强度钢锻件做的高压缸是等静压机的主体零件，或者用钢件做缸体内衬，外面用钢带，钢丝缠绕，提高压缸的抗压强度，保证压缸工作时的安全性。高压缸内装液体油，或者含有5%油的乳化液，也可装纯净水，用这些液体做传递压力的介质。操作时用高压泵向压缸内加添少许液体，可把缸内的液体压力提高到约200MPa，需要压制的粉末装在一个柔性的塑胶套（袋）内，排尽胶套内的空气，并把胶袋密封，防止压制过程中油进入套内。胶套置于高压缸内的液体介质里面，在高压液体的作用下，胶套内的粉末被压成压坯。通常在柔性塑胶套的外面套一个等尺寸同形状的钢外套，以便保证压坯的形状和尺寸的准确性。柔性套用天然橡胶或人造塑料制造，通常人造塑胶的成分（质量分数）是：聚氯乙烯树脂100份，苯二甲酸二辛酯100份（或者苯二甲酸二丁酯），三元基硫酸铅2～3份，再加硬脂酸0.3份，搅拌混合均匀，抽真空排气后，用混合调好的胶体制造软套的过程为：只把符合设计尺寸要求的芯棒放在混合好的液态胶内，使芯棒表面沾带有一定厚度的胶体，再把带有胶体的芯棒放在适当的高温烘箱内烘烤一定时间，套子定形后水冷脱模，并仔细检查保证胶套没有渗漏，否则，在等静压机的高压缸内加压时，液体渗入套内粉末变成稀的金属泥料而不能成形。

装有粉末的柔性套放人高压缸的液体内，软模套和粉末同时受压变形。与钢模压制不同，等静压时软模套和被压粉末同时变形，消除了压模和粉末之间的摩擦压力损失，粉末之间相对运动距离很小，特别是纵向比横向要小得多。高压缸内的液体各处的水静压力认为都是相等的。这样一来，等静压压制的粉末压坯各处的密度近似是相等的。

但是，经过仔细的分析研究后发现，等静压压出的毛坯各点的密度还是有一点差别，特别对大直径坯料，但总体差别不大。对于直径80mm的钼生坯的密度进行了解剖分析，压制压力接近200MPa，用车床把钼压坯的外径每次车掉10mm，分六次把压坯的直径车小到20mm。实际上每次车掉一个同心圆套，计算出圆套的体积和重量，就可算出每个同心圆套筒的密度，可以得出压坯直径方向的密度分布。压坯的平均密度和相对密度自外向里逐渐变小，车下的套环的密度自大直径到小直径密度是逐渐下降，即整个压坯的密度由里向外逐渐向上升。最外面一层环的密度比心部的密度高约5%。而等静压压制的平板坯的内外密度差比圆柱体的小约50%。板坯的内外密度差比圆柱体的小，板坯的密度均匀。

这种密度差的根源在于粉末之间存在有内摩擦，引起由外向内的压力损失。粉末压坯的压制密度与压力有直接关系，这种关系可能符合巴尔申关系或者双对数方程的关系。等静压压制的压坯密度与压制压力之间关系的研究表明，粉末粒度和压坯形状（长径比）之问有关系，压坯的径向收缩和轴向收缩是不一样的，存在有收缩的各向异性。细粉的收缩率比粗粉的高，粗粉收缩的各向异性比细粉的严重一点（粉末的粒度5.0μm、3.5μm和2.3μm）。

在金属模成形中，复杂形状或圆柱状等简单形状物体的成形，其加压方向的厚度比加压断面积大时，成形密度不均匀，在烧结时会产生变形问题。这是因为用金属模威形时，模壁与粉体之闯发生摩擦，压力传导不能均匀地达到全系统所致。而用静水压成形时，由于通过橡胶等弹性体而在应该成形的粉末上施以静水压，从而将金属模成形中存在的粉体流动与阻止其流动的模壁摩擦阻力的问题通过使用与粉体发生相似收缩的橡胶等弹性体而解决了。

静水压制虽在70年前就已提出，但由于超高压技术长期没有发展而未得到工业性实用。近20年来随着超高压技术的进步，已成为工业化的成形方法。从点火栓火花塞、球磨机用磨球等小型制品，到连续铸造用浸渍喷嘴等均已在工业上得到应用。正在向以成形大型制品及同时成形大量制品为目的的大型化生产发展。在大型设备中，高压容器内部尺寸为宜径1.5m、高3.5m的超大型机器也已出现。

静液压制方法是可以获得密度均匀的压件的粉末成形方法之一。这种方法的实质在于：把粉末装在弹性模具中，经受各个方向的液体静压力。过程是在密封室中进行的，密封室装有用来工作的液体－油、水、甘油等。液体静压力通常是202~404MPa或更高一些。

静液压制弹性模一般是用橡皮、塑料等制成的。将粉末装人模中时，装粉的均匀性对制品的密度和形状有一定影响，所以，通常用振动的方法使粉末在模具中均匀填充。在密封好的弹性模外边还要紧套上一个带孔的套筒，然后进行压制。

液静压制的特点是在这种情况下，没有外摩擦的影响。粉末颗粒在液体静力作用下，向压件中心移动。用液静压制各种形状的压件（圆柱体、球体、矩形坯条）时，发现只有球形和圆柱形压件，其外缘到中心的密度有很小的降低（1%～2%）。这种现象可能是由于拱桥效应所引起的。矩形坯条各处的密度和硬度都相同。

液静压压制是在液静压机中进行的。液静压机的主体部分分高压工作室和高压泵两部分。

静液传动系统的容积效率是衡量其性能的一项重要指标,也是影响其在高速军用车辆上广泛应用的瓶颈。找到静液传动系统容积效率的影响因素并对其进行准确的建模,是对静液传动系统进行准确控制的前提,是实现静液传动车辆动力传动系统整体优化匹配及控制的基础。

影响高速静液传动系统容积效率的3个因素:泵输入转速、系统工作压力、系统工作油温对静液传动系统的影响规律。

1. 在一定工作油温、一定泵工作转速下,静液传动系统容积效率随系统工作压力的升高而降低;

2. 在一定工作油温、一定工作压力下,静液传动系统容积效率随泵工作转速的升高而升高;

3. 在一定工作压力、一定工作转速下,静液传动系统容积效率随工作油温的升高而降低;

4. 尽管引用传统计算泵容积效率的公式来计算静液传动系统的容积效率会有所偏差,但理论值与试验值之间的误差对于静液传动系统建模研究来说,精度已经足够,而且,当泵工作转速高于2 200r/min时,不管在低油温还是在高油温,理论值与试验值都有很好的一致性,高速军用车辆静液传动系统的应用研究来说,按照传统柱塞泵容积效率计算公式去建立静液传动系统容积效率模型完全可以满足当前研究的需要 。