高强度柔性橡胶模具是密封和压力传递的关键界面。在氧化锆陶瓷的冷等静压（CIP）过程中，这些模具充当不渗透的外壳，将粉末与液体介质隔离开来。更重要的是，它们的弹性使其能够从各个方向均匀地传递液压能，确保粉末被压实成致密、均匀的生坯。
橡胶模具是将液压转化为机械径向压力的机制。在载荷下均匀变形，消除了通常困扰刚性单轴压制方法的密度变化和内部应力梯度。
压力传递的力学原理
作为液压外壳
模具的主要功能是充当保护屏障。它容纳松散的氧化锆粉末，防止其与压机中使用的液压油接触。这种密封对于在烧结前保持陶瓷材料的纯度和化学完整性至关重要。
全向力传递
与从一个或两个方向压制的刚性模具不同，柔性橡胶等静压地传递压力。当腔体施加高压（例如 2400 kg f/cm²）时，橡胶将该力均匀地传递到复杂形状的每个表面。这创造了一个用标准钢模无法实现的均匀压缩环境。
促进颗粒重排
橡胶套的柔韧性适应粉末的物理移动。随着压力的增加，模具变形，允许氧化锆颗粒紧密地重排和致密化。这种动态运动对于有效互锁颗粒而不均匀破碎它们至关重要。
对氧化锆质量的影响
消除密度梯度
陶瓷中的一个主要挑战是密度不均，这会导致翘曲。橡胶模具确保内部结构在整个部件中是一致的。通过中和压力梯度，模具可以防止在单轴压制中常见的“软中心”或致密角落的形成。
确保形状稳定性
虽然柔性，但高强度橡胶在致密化过程中提供了必要的结构支撑。即使体积显著减小，它也能保持复杂工件的整体几何形状。这种稳定性最大限度地减少了在随后的卸压过程中变形或开裂的风险。
理解权衡
表面光洁度限制
由于模具是柔性的，它无法赋予刚性钢模所能实现的高精度表面光洁度或锐边。表面可能需要后处理或生坯加工才能达到严格的几何公差。
弹性依赖性
该过程完全依赖于橡胶材料的质量和回弹性。如果模具缺乏足够的弹性或耐用性，它可能会不均匀变形或无法回弹，从而导致最终陶瓷形状不一致。
优化陶瓷性能
为了最大限度地发挥 CIP 对您的氧化锆部件的优势，请考虑您的具体制造目标：
- 如果您的主要重点是内部可靠性：优先选择高弹性的模具材料，以确保压力传递的绝对均匀性，消除内部空隙。
- 如果您的主要重点是复杂几何形状：使用定制形状的柔性模具，它们允许显着的颗粒重排，而不会在尖锐角度引起应力断裂。
通过利用柔性橡胶模具的独特性能，您可以确保生坯具有无缺陷、透明烧结陶瓷所需的均匀微观结构。
总结表：
| 橡胶模具的功能 | CIP 工艺中的机制 | 对氧化锆质量的影响 |
|---|---|---|
| 密封与隔离 | 充当不渗透的液压外壳 | 防止压制流体污染 |
| 等静压传递 | 将流体压力转化为全向压力 | 消除内部应力和密度梯度 |
| 颗粒重排 | 变形以适应粉末移动 | 确保致密、均匀的生坯 |
| 结构支撑 | 在体积减小时保持几何形状 | 最大限度地减少烧结过程中的翘曲和开裂 |
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参考文献
- Noratiqah Syahirah BT Mohd Zarib, Muhammad Syazwan Bin Mazelan. Effect of Input Parameter of Cold Isostatic Press (CIP) Towards Properties of Zirconia Block. DOI: 10.35940/ijeat.a3026.109119
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
