放電等離子燒結(jié)模具及使用該模具的燒結(jié)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種放電等離子燒結(jié)模具及使用該模具的燒結(jié)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]放電等離子燒結(jié)主要是利用外加脈沖強(qiáng)電流形成的電場清潔粉末顆粒的表面氧化物和吸附氣體，凈化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的擴(kuò)散能力，再在較低機(jī)械壓力下利用強(qiáng)電流短時(shí)加熱粉體進(jìn)行燒結(jié)致密。采用放電等離子燒結(jié)消耗的電能僅為傳統(tǒng)燒結(jié)工藝(熱壓燒結(jié)、熱等靜壓)的1/5?1/3，具有升溫速率快、燒結(jié)時(shí)間短、致密度高、晶粒均勻和組織結(jié)構(gòu)可控及節(jié)能環(huán)保、高效低能等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以用來制備金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料，也可以用來制備納米塊狀材料、非晶體塊狀材料和梯度材料等。
[0003]放電等離子燒結(jié)工藝是將原料粉末裝入模具的空腔內(nèi)，通過壓桿和通電電極將脈沖電流作用于燒結(jié)原料粉末，并且在燒結(jié)過程中要施加一定的壓力，因此放電等離子燒結(jié)必須配合使用專用的模具。公告日為2012年12月5日、公告號(hào)為CN202571280U的中國專利文件公開了一種放電等離子燒結(jié)模具，該模具包括內(nèi)外依次套接的壓頭、模具套和外模套，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，模具腔中用于裝原料粉末，壓頭包括上壓頭和下壓頭，上壓頭和下壓頭分別從模具套的兩端壓入模具腔，模具套與壓頭之間無縫隙接觸。將原料粉末裝入模具腔內(nèi)，利用上下壓頭的作用力以及通過的脈沖電流進(jìn)行放電等離子燒結(jié)。整個(gè)燒結(jié)過程發(fā)生在真空中，燒結(jié)溫度較高，高溫真空情況下多次使用容易使得模具發(fā)生細(xì)微變形，造成壓頭和模具套之間將出現(xiàn)縫隙，從而導(dǎo)致粉末在真空燒結(jié)時(shí)逸出，對(duì)儀器造成損壞。提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的放電等離子燒結(jié)模具及使用該模具的燒結(jié)設(shè)備。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型放電等離子燒結(jié)模具的技術(shù)方案是:放電等離子燒結(jié)模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設(shè)有上壓片，所述模具底座上設(shè)有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。
[0006]所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。
[0007]所述模具套為一體的圓筒狀。
[0008]所述模具底座包括位于上端的圓盤，圓盤的直徑與模具套的外徑相同。
[0009]所述模具底座為工字型結(jié)構(gòu)，包括位于所述圓盤下方的上小下大的座體。
[0010]所述模具套的外側(cè)無縫地套有外模套。
[0011]所述上壓頭、模具套、上壓片、下壓片和模具底座的材料均為石墨。
[0012]放電等離子燒結(jié)設(shè)備的技術(shù)方案是:放電等離子燒結(jié)設(shè)備包括燒結(jié)室和位于燒結(jié)室中的放電等離子燒結(jié)模具，所述燒結(jié)模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設(shè)有上壓片，所述模具底座上設(shè)有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。
[0013]所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。
[0014]所述模具套外側(cè)無縫地套有外模套，外模套上設(shè)有用于與燒結(jié)設(shè)備的溫度測量儀器的觀察孔對(duì)齊以測溫的測溫孔。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的模具的模具套位于模具底座上，在上壓頭的下方設(shè)上壓片，在模具底座上放置下壓片，上壓片和下壓片分別與模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。有壓片的存在，使得模具套兩端的密封作用增強(qiáng)，在真空燒結(jié)時(shí)保證無粉體逸出，能夠有效避免在真空燒結(jié)時(shí)因?yàn)榉垠w的逸出造成儀器的損壞。模具底座能夠保證模具底部的良好密封同時(shí)可以便于脫模，防止粘結(jié)。如果隨著多次使用，模具腔內(nèi)徑增大，只要更換壓片和上壓頭即可，其余的模具組件仍然可以繼續(xù)使用。提高了模具的使用壽命，降低了放電等離子燒結(jié)工藝制備成本，同時(shí)模具操作簡單方便，提高了生產(chǎn)效率。
[0016]進(jìn)一步地，上壓頭的壓桿的長度不小于模具腔的深度，這樣在脫模對(duì)壓桿施力時(shí)，可以保證試樣順利取出，簡化了脫模過程。
【附圖說明】
[0017]圖1為放電等離子燒結(jié)模具的使用狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0019]本實(shí)用新型的放電等離子燒結(jié)設(shè)備的具體實(shí)施例，放電等離子燒結(jié)設(shè)備包括燒結(jié)室和位于燒結(jié)室中的放電等離子燒結(jié)模具。如圖1所示，放電等離子燒結(jié)模具包括模具底座5和位于模具底座5上的上壓頭1、模具套2、壓片3、外模套4。模具套2的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭I從模具套2的上端壓入模具腔，壓片3包括上壓片31和下壓片32，上壓片31位于上壓頭I的下方，模具套2位于模具底座5上，下壓片32位于模具底座5的上方，上壓片31和下壓片32無縫地嵌入模具腔中以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)密封配合，上壓片31和下壓片32分別從模具套2的兩端壓入模具腔;在模具腔中位于上壓片31和下壓片32之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)6。外模套4無縫地套裝在模具套2的外側(cè)。上壓頭I為T型結(jié)構(gòu)，包括用于從上方壓入模具腔中的壓桿和位于壓桿上方的盤狀的壓桿座，壓桿的長度不小于模具腔的深度。本實(shí)施例中，壓桿為圓柱形，模具套2和外模套4均為一體的圓筒狀。模具底座5為工字型結(jié)構(gòu)，包括圓盤和位于圓盤下方的上小下大的座體，圓盤的直徑與模具套4的外徑相同。外模套4上設(shè)有測溫孔。上壓頭1、模具套2、上壓片31、下壓片32和模具底座5的材料均為石墨。
[0020]放電等離子燒結(jié)設(shè)備的工作過程如下，首先將下壓片32從模具套2底端嵌入模具腔，將原料粉末從模具套2的上端放入模具腔，再將上壓片31和上壓頭I的壓桿依次從上端壓入模具套2，在位于燒結(jié)區(qū)6的模具套內(nèi)壁上涂抹氮化硼，在壓片和原料粉末之間墊上石墨紙使得燒結(jié)原料與模具隔開，最后放在模具底座5上。將上述步驟準(zhǔn)備好以后，把模具放置在放電等離子燒結(jié)設(shè)備的燒結(jié)室中，調(diào)整好模具位置以保證外模套4的測溫孔與燒結(jié)設(shè)備的溫度測量儀器的觀察孔對(duì)齊，同時(shí)確保壓桿和模具底座5與燒結(jié)設(shè)備通電電極接觸良好，隨后選擇合適的燒結(jié)參數(shù)進(jìn)行真空條件下的放電等離子燒結(jié);燒結(jié)完成后，使模具溫度冷卻，當(dāng)溫度降到100°C左右，用隔熱手套將模具從燒結(jié)設(shè)備中取出，從模具底座5上取下模具并翻轉(zhuǎn)，使得壓桿位于下方，由于壓桿的長度不小于模具腔的深度，能夠?qū)⒃嚇油瞥瞿＞撸@樣會(huì)大大簡化脫模過程，同時(shí)有壓片和壓桿座的存在，保證了粉體不會(huì)逸出。同時(shí)，如果隨著壓片和壓桿多次進(jìn)入模具套，會(huì)使得模具腔內(nèi)徑增大，這時(shí)只要更換壓片和壓桿即可，其余的模具組件仍然可以繼續(xù)使用。提高了模具的使用壽命，降低了模具的使用成本，同時(shí)操作簡單，生產(chǎn)率高。
[0021]在其他實(shí)施例中，也可以使壓桿的長度小于模具腔的深度，在取出試樣時(shí)可借助其他工具。
[0022]在其他實(shí)施例中，模具底座也可以包括從模具套的下端壓入模具腔的壓桿。
[0023]本實(shí)用新型的放電等離子燒結(jié)模具的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例中放電等離子燒結(jié)模具的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.放電等離子燒結(jié)模具，包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，其特征在于:所述上壓頭的下方設(shè)有上壓片，所述模具底座上設(shè)有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述模具套為一體的圓筒狀。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述模具底座包括位于上端的圓盤，圓盤的直徑與模具套的外徑相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述模具底座為工字型結(jié)構(gòu)，包括位于所述圓盤下方的上小下大的座體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述模具套的外側(cè)無縫地套有外模套。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的放電等離子燒結(jié)模具，其特征在于:所述上壓頭、模具套、上壓片、下壓片和模具底座的材料均為石墨。8.放電等離子燒結(jié)設(shè)備，包括燒結(jié)室和位于燒結(jié)室中的放電等離子燒結(jié)模具，所述燒結(jié)模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，其特征在于:所述上壓頭的下方設(shè)有上壓片，所述模具底座上設(shè)有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放電等離子燒結(jié)設(shè)備，其特征在于:所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的放電等離子燒結(jié)設(shè)備，其特征在于:所述模具套外側(cè)無縫地套有外模套，外模套上設(shè)有用于與燒結(jié)設(shè)備的溫度測量儀器的觀察孔對(duì)齊以測溫的測溫孔。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種放電等離子燒結(jié)模具及使用該模具的燒結(jié)設(shè)備。放電等離子燒結(jié)模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內(nèi)壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設(shè)有上壓片，所述模具底座上設(shè)有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動(dòng)密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結(jié)原料粉末的燒結(jié)區(qū)。壓片使得模具套兩端的密封作用增強(qiáng)，在真空燒結(jié)時(shí)保證無粉體逸出，能夠有效避免在真空燒結(jié)時(shí)因?yàn)榉垠w的逸出造成儀器的損壞，提高了模具的使用壽命，降低了放電等離子燒結(jié)工藝制備成本，同時(shí)模具操作簡單方便，提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C04B35/64, H05B7/06, B22F3/105
【公開號(hào)】CN205200540
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521009076
【發(fā)明人】朱順新, 劉勇, 李國輝, 田保紅, 宋克興, 張毅, 國秀花
【申請(qǐng)人】河南科技大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日