电极糊生产工艺——成型机理和方法
发布日期： 2020-07-23 10:07:32 阅读量（642） 作者：成型是电极糊生产过程中非常重要的环节之一，经混捏制成的糊料或糊料经压粉及混合的干粉料，还没有固定的形状与尺寸，也没有达到较高的体积密度，更没有整体强度，为了得到一定形状、尺寸、密度和力学性质的炭素制品，必须将混捏好的糊料进行成型。所谓“成型”就是将混捏后的糊料或粉料通过某种方法和一定压力，将其在模具内压成具有一定形状、一定尺寸、一定密度和机械强度的块状(棒状)物体的工艺操作。
1、电极糊的成型机理
物料被密实时，为使物料发生变形，必须使物料内的剪应力达到一定数值。这时的剪应力称为物料的流动极限应力，用σs来表示。σs的大小与糊料中粉末颗粒的特性，黏结剂的特性及黏结剂的用量有关。当物料在变形过程中受到各方面的力时，σs只与绝对值最大和绝对值最小的剪应力有关，σs=σmax-σmin。一般，对于挤压的糊料，σs=1.8~2.5MPa，对于模压的压粉，σs=2.0~2.9MPa。
在压制过程中，压粉及糊料都存在一定的塑性，其塑性大小与物料的物性，黏结剂的软化点，黏结剂的加入量及成型温度等有关。物料的塑性好，则成型时所需压力小，而生制品的密度大，机械强度高。但塑性太大时，将使生制品容易变形，使制品的机械强度反而降低，所以在成型时，必须控制糊料的塑性。物料的塑性可以用B来量度。
B=d2σc/d1P
式中B——物料的塑性指标;
d2——物料的堆积密度，g/cm3;
d1——压制后生制品的体积密度，g/cm3;
σc——压制后生制品的抗压强度，MPa;
P——成型时的压力，MPa。
压粉与糊料必须具有一定的流动性，当物料受压时，能同时向各个方向传递压力，从而使整个料室内上下、左右压力分布均匀，减少压力损失，以增加生制品密度的均匀性。另一方面，由于物料的流动性，它还可以在压制过程中，使物料充满料室的各个部位，也使生制品的密度均匀。物料的流动性与它的颗粒形状、大小及粒度配比有关。
一切可以自由移动的颗粒都具有以其较宽、较平的一面垂直于作用力的方向的性能，也就是说颗粒能自然地处于力矩最小的位置，这称为颗粒的自然取向性。糊料及压粉的颗粒都不是球形的，在成型时的塑性变形中，它的延伸方向与自然取向是一致的，造成结构上的各向异性。因此，不同的成型方法所得到的生制品内颗粒排列方向与各向异性比也是不同的。挤压成型法制得的生制品，其颗粒沿平行于挤压力方向排列，各向异性比大，模压成型制得的生制品，其颗粒垂直于模压力方向排列，各向异性比较小，而等静压成型的生制品在结构上是各向同性的。
2、电极糊的成型方法
电极糊在生产过程中，其成型方法有多种，主要方法有模压成型、挤压成型、振动成型、等静压成型四种。
(1)模压成型法
这种方法是采用立式压机，先按制品的形状和大小制成模具，然后把定数量的混捏好的糊料或压粉装入压机工作台上的模具内，开动压机对糊料或压粉施加压力，并维持一定时间使其成型，之后把压制好的压胚从模具中顶出即可。模压法可根据工艺及设备情况不同，分为单向压制和双向压制、热压与冷压。模压法适用于压制三个方向尺寸不大及其三向尺寸相差不大、密度均匀、结构致密强度高的制品，但产品具有各向异性，主要用于生产电极糊、阳极糊和各类特种石墨制品。
(2)挤压成型法
挤压法是采用卧式挤压机，先将糊料装入压机的料室内，用压力机的主柱塞对糊料施加压力，先进行预压，然后施压使糊料通过安装在料室前面的与产品截面形状、大小一致的型嘴被挤压出来，再根据所需要的长度用切刀切断，即为挤压生胚。挤压法适应于L/D比较大的棒材、管材或其它异型制品。挤压法可连续生产，生产效率高，操作简单，机械化程度高，但产品的体积密度与机械强度低，且具有各向异性，主要用于生产石墨化电极、炭素电极与炭块。
(3)振动成型法
振动成型是将糊料装入放置在振动成型机的振动台上的模具内，然后在上面放置一重锤，利用振动台的高速振动，使糊料达到密实而成型的目的。振动成型机结构简单，只要对糊料施加较小的成型压力则可生产较大尺寸的制品，特别适合生产长、宽、厚三个方向尺寸相差不大的粗短产品和一些异形产品，如预焙阳极、阴极、炭块及大规格或特大规格炭电极与坩埚。
(4)等静压成型法
等静压成型是在等静压压力容器里完成的，它将压粉装入橡胶或塑料制成的弹性模具内，封好放入高压容器内，用超高压泵打入高压液体介质(油或水)，使压粉受压而成型。等静压成型有冷等静压成型和热等静压成型。等静压成型可生产各向同性产品和异形产品，其制品的结构均匀，密度与强度特别高。一般用于生产特种石墨，铁别是生产大规格特种石墨制品。
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