在氧化鋁陶瓷的眾多成型工藝中，干壓成型因其高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于形狀相對簡單、尺寸精度要求較高的陶瓷制品生產(chǎn)中。這種成型方式通過對干燥的陶瓷粉末施加壓力，使其在模具內(nèi)形成具有一定強(qiáng)度和密度的坯體，為后續(xù)的燒結(jié)工藝奠定基礎(chǔ)。
干壓成型的基本原理
干壓成型的核心原理是利用外部壓力將松散的氧化鋁陶瓷粉末壓實(shí)，排除粉末顆粒間的空氣，使顆粒緊密接觸并通過摩擦力和范德華力結(jié)合在一起，形成具有一定形狀和強(qiáng)度的坯體。與濕壓成型或注漿成型不同，干壓成型所使用的陶瓷粉末含水率極低，通常在 3% 以下，部分工藝甚至采用完全干燥的粉末，這也是 “干壓” 名稱的由來。低含水率確保了粉末在加壓過程中不易出現(xiàn)流動(dòng)性過強(qiáng)或粘結(jié)不均的問題，有助于提升坯體的密度均勻性。
干壓成型的工藝流程
原料準(zhǔn)備與預(yù)處理
原料準(zhǔn)備是干壓成型的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，直接影響坯體質(zhì)量。首先需將氧化鋁粉末與少量粘結(jié)劑（如聚乙烯醇）、潤滑劑（如硬脂酸鋅）充分混合，粘結(jié)劑的作用是增強(qiáng)坯體強(qiáng)度，避免脫模時(shí)碎裂，潤滑劑則能減少粉末與模具間的摩擦，提升脫模效果。混合后的粉末需經(jīng)過造粒處理，通過噴霧造粒或機(jī)械造粒將細(xì)粉制成具有一定粒徑（通常為 50-200μm）的顆粒，改善粉末的流動(dòng)性和填充性，確保模具內(nèi)粉末分布均勻。
模具設(shè)計(jì)與選擇
模具是干壓成型的關(guān)鍵設(shè)備，其精度直接決定坯體的尺寸精度。模具材料需具備高強(qiáng)度、高耐磨性和良好的加工性能，常用材料包括 Cr12MoV 合金工具鋼、硬質(zhì)合金等。模具結(jié)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)，分為上模、下模和模套，對于復(fù)雜形狀的制品，可能需要采用組合式模具。模具的間隙、圓角半徑等參數(shù)需嚴(yán)格控制，避免坯體出現(xiàn)毛刺、裂紋等缺陷。
裝粉與加壓成型
裝粉環(huán)節(jié)需將造粒后的氧化鋁粉末均勻填充到模具型腔中，粉末填充量需精確控制，以保證坯體密度一致。裝粉方式可分為人工裝粉和自動(dòng)裝粉，自動(dòng)化生產(chǎn)線中多采用自動(dòng)稱量、自動(dòng)布料系統(tǒng)，提升裝粉效率和一致性。加壓過程是干壓成型的核心步驟，根據(jù)壓力施加方向可分為單向加壓和雙向加壓：單向加壓僅上模或下模移動(dòng)施力，適用于薄壁、簡單形狀制品，但易出現(xiàn)上下密度不均；雙向加壓則上下模同時(shí)施力，能有效改善密度梯度，適用于厚壁或尺寸較大的制品。加壓壓力通常在 10-100MPa 之間，具體壓力值需根據(jù)氧化鋁含量、粉末粒度等參數(shù)調(diào)整，壓力過小會(huì)導(dǎo)致坯體密度低、強(qiáng)度不足，壓力過大則可能造成模具損耗或坯體開裂。加壓過程中需控制加壓速度和保壓時(shí)間，一般采用分段加壓（低壓預(yù)壓→高壓成型）和保壓（5-30 秒）的方式，有助于空氣排出和顆粒重排。
脫模與坯體處理
加壓完成后，通過脫模機(jī)構(gòu)將坯體從模具中取出，脫模過程需保持平穩(wěn)，避免施加額外應(yīng)力導(dǎo)致坯體損壞。脫模后需對坯體進(jìn)行外觀檢查，去除毛邊、毛刺，并檢測坯體密度、尺寸精度等參數(shù)。對于存在微小缺陷的坯體，可進(jìn)行簡單修整；不合格坯體則破碎后重新造粒回收，提高原料利用率。
干壓成型的優(yōu)勢與局限性
顯著優(yōu)勢
干壓成型的突出優(yōu)勢在于生產(chǎn)效率高，單次成型周期短（通常為數(shù)秒至數(shù)十秒），適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。其次，坯體尺寸精度高，表面粗糙度低，后續(xù)加工量小，能有效降低生產(chǎn)成本。此外，干壓成型的坯體密度較高且均勻性較好，燒結(jié)后制品的力學(xué)性能（如硬度、強(qiáng)度）穩(wěn)定，適合制作對性能要求嚴(yán)格的氧化鋁陶瓷部件，如耐磨襯套、密封環(huán)等。
主要局限性
干壓成型對制品形狀有一定限制，復(fù)雜形狀制品（如帶有深孔、薄壁、異形結(jié)構(gòu)）難以一次成型，需結(jié)合后續(xù)加工或采用其他成型工藝。同時(shí)，由于壓力傳遞過程中的衰減，厚大件制品易出現(xiàn)密度梯度，影響燒結(jié)后的性能一致性。此外，模具成本較高，對于小批量、多品種的生產(chǎn)需求，經(jīng)濟(jì)性較差。
