CN104290179A - 一种抽滤注浆石膏模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽滤注浆石膏模具，其包括石膏模具本体和和金属盘，石膏模具本体设在金属盘内，金属盘底部对应石膏模具本体的型腔处均布有孔洞，每个孔洞内均倒扣有杯体，杯体的杯壁上均布有通孔，杯体延伸入石膏模具本体内，所述石膏模具本体内对应每个杯体处设有抽滤通道，抽滤通道延伸至石膏模具本体的型腔表面，金属盘底部的每个孔洞外端分别可拆卸连接有管道，管道连接至真空抽滤泵，管道上设有调节抽滤压力的调节阀和压力计。本发明可以针对不同的区域进行抽滤压力的调整，使得注浆制品的胚体表面平整、光滑无裂纹，对于应用在大尺寸陶瓷异型靶材的制作上，流程简单，生产成本低、生产效率高、适合大规模生产。

Description

一种抽滤注浆石膏模具

技术领域

本发明涉及一种抽滤注浆石膏模具。

背景技术

陶瓷异型制品可以通过注浆方式制作，具体包括常压注浆，加压注浆，离心注浆，溶胶凝胶注浆等方法成型。关于注浆成型国内外研究人员进行了大量的研究，其显著的特点是采用微米级别或者更细的陶瓷粉体制备高浓度的浆料在石膏模具中通过石膏吸水或者凝胶固化的方法来获得所需要的坯体。具体工艺过程是将具有流动性的陶瓷浆料注入石膏模内，利用石膏模的吸水性使陶瓷浆料中分散的颗粒粘附在模壁上，形成和模型相同形状的坯体层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到一定程度时 坯体层发生干燥收缩而与模型壁脱离，此时即可取出，形成粗坯，但是制备流动性好高浓度的注浆浆料比较困难，并且原料的粒径受到一定程度的限制，这是注浆成型的一个缺点。另外，有时为了确保制备流动性好的陶瓷浆料，往往需要加入更多的水，由此导致了注浆成型过程中由于石膏模吸水导致的体积收缩较大且收缩速率和方向不一致，坯体容易因收缩应力不均匀而发生开裂，导致了石膏注浆制品的壁厚受到限制，对于壁厚（5mm为最佳）较厚的制品也无法制备。而凝胶注浆需要使用的有机单体、交联剂和催化剂、诱发剂等均为对人体和环境有毒的有机物质。注浆法制备的制品对于临界颗粒较大（大于 1 mm)、壁厚较厚（大于 10 mm)并且三维尺寸都较大的形状复杂的异型制品，注浆法目前还不能够很好的制备。中国专利“采用石膏模具、振动成型耐火材料的工艺99105659.0”提出一种可用于异型耐火材料成型的方法，具体为将浇注料注入石膏模具利用石膏模具的吸水性能并且辅 助振动排气的方式成型。该方法虽然通过振动的方式辅助成型，但是仍然利用了石膏的吸水特性，坯体在吸水的方向上有着不可避免的密度梯度，对于产品的均一性不利，且坯体在石膏模吸水收缩过程中易发生开裂，即使成型时坯体未开裂，通过此种方法制备的产品均一性也不好，在实际使用过程中，容易产生应力，属于材料的薄弱环节。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单，生产效率高的抽滤注浆石膏模具，该模具可以提高注浆制品坯体的均匀性和密度，其中注浆后的坯体表面平整、光滑无裂纹，烧结体不易碎裂或密度不均的现象。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抽滤注浆石膏模具，其包括石膏模具本体和和金属盘，所述石膏模具本体设在金属盘内，所述金属盘底部对应石膏模具本体的型腔处均布有孔洞，每个孔洞内均倒扣有杯体，杯体的杯壁上均布有通孔，所述杯体延伸入石膏模具本体内，所述石膏模具本体内对应每个杯体处设有抽滤通道，抽滤通道延伸至石膏模具本体的型腔表面，所述金属盘底部的每个孔洞外端分别可拆卸连接有管道，管道连接至真空抽滤泵，所述管道上设有调节抽滤压力的调节阀和压力计。

所述调节阀为针阀。

所述金属盘底部孔洞的直径为10mm。

所述金属盘底部的孔洞按矩阵排列，相邻两个孔洞间的距离为30mm。

所述杯体由不锈钢或塑料材质成型。

所述杯体的杯壁上通孔的直径为2mm。

所述抽滤通道外壁上设有一层疏水性薄膜。

本发明采用以上技术方案，可以针对不同的区域进行抽滤压力的调整，使得注浆制品的胚体在抽滤干燥过程中，坯体肉厚较厚的位置，干燥速率较快，坯体肉厚较薄的位置，干燥速率较慢，这样可以减少因干燥速率不同造成密度或应力分布不均匀，使坯体在烧结过程中产生翘曲变形、或碎裂，对于应用在大尺寸陶瓷异型靶材的制作上，流程简单，生产成本低、生产效率高、适合大规模生产。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明一种抽滤注浆石膏模具的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括石膏模具本体1和和金属盘2，所述石膏模具本体1设在金属盘2内，所述金属盘2底部对应石膏模具本体1的型腔11处均布有孔洞21，每个孔洞21内均倒扣有杯体3，杯体3的杯壁上均布有通孔，所述杯体3延伸入石膏模具本体1内，所述石膏模具本体1内对应每个杯体3处设有抽滤通道12，抽滤通道12延伸至石膏模具本体1的型腔11表面，所述金属盘2底部的每个孔洞21外端分别可拆卸连接有管道4，管道4连接至真空抽滤泵5，所述管道4上设有调节抽滤压力的调节阀7和压力计6。

所述调节阀7为针阀。

所述金属盘2底部孔洞21的直径为10mm。

所述金属盘2底部的孔洞21按矩阵排列，相邻两个孔洞21间的距离为30mm。

所述杯体3由不锈钢或塑料材质成型。

所述杯体3的杯壁上通孔的直径为2mm。

所述抽滤通道12外壁设有一层疏水性薄膜，材质为PVDF，加速未来在抽滤注浆过程中液体排出。

本发明中杯体3是用于生成石膏模具本体1内的抽滤通道12。

具体制造本发明注浆石膏模具本体1的方法如下：

1、先将金属盘2的底部依照90度或60度的角度均匀钻出孔洞21，每个孔洞21的直径为10mm，相邻两孔洞21之间的距离为30mm。

2、选取直径为10mm的杯体3，该杯体3的杯壁上均布有直径为2mm的通孔，先将杯体3置入另一个模具中并倒入液体水，进行冷冻使液体水变成固体冰，待全部的液体水都结成冰之后，再将内含固体冰的杯体3取出，倒扣入金属盘2底部的孔洞21内。杯体3的杯壁上具有直径为2mm的通孔，杯体3可以是不锈钢材质，也可以是塑料材质如PP, PE及PTFE等。此步骤的目的是避免在石膏浆料到入金属盘2内时，造成金属盘2底部的孔洞21及内部空间被堵塞。

3、将金属盘2与杯体3组合完成后，往金属盘2中倒入石膏浆料并将异型模板放至于石膏浆料顶部以进行塑型，之后再整体放入负18℃的冷冻干燥机中，先不开启真空装置，使石膏浆料中的液体水进行凝固反应转为固体冰。其中，石膏浆料的配方，可以是单一种石膏粉或石膏液，或以两种以上石膏粉进行混合调浆，固含量为40~60%，使用PVDF当作黏结剂，添加量为5%，目的除了加强石膏模具本体1的强度外，同时在后续成型的抽滤通道12外围形成一层疏水性PVDF薄膜，加速未来在抽滤注浆过程中液体排出。

在石膏浆料中的液体水凝固成为固体冰的过程中，石膏浆料中的液体水会先在杯体3的位置开始成核，同时垂直向上3成长，形成冰柱。

4、进行负18℃冷冻处理后1.5小时，再进行负40℃冷冻处理3小时后，开启冷冻干燥机的真空泵，将冷冻干燥机的真空度降至80~40mtorr，使冰柱在真空环境下升华成为水蒸气排出，而留下一个具有均匀分布单向性通道的石膏模具本体1，单向性通道即为本发明中的抽滤通道12。

另外，本发明抽滤干燥的原理为：将注浆原料注入石膏模具本体1的型腔11上，在抽滤的过程中，可以通过针阀控制每一个孔洞21的抽滤压力或将金属盘2的底部分为复数个区域，针对不同区域进行抽滤压力的调整，此时，同区域中的孔洞21的抽滤压力均相同或可以再略做微调，达到控制坯体不同厚度的区域的抽滤干燥速度，在注浆制品坯体较厚的位置，干燥速率控制快些，较薄的位置，干燥速率控制慢些，这样可以减少因干燥速率不同造成密度或应力分布不均匀，使坯体在烧结过程中产生翘曲变形、或碎裂，并更能应用于制作异型大尺寸的陶瓷靶材。

Claims (7)

1.一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：其包括石膏模具本体和和金属盘，所述石膏模具本体设在金属盘内，所述金属盘底部对应石膏模具本体的型腔处均布有孔洞，每个孔洞内均倒扣有杯体，杯体的杯壁上均布有通孔，所述杯体延伸入石膏模具本体内，所述石膏模具本体内对应每个杯体处设有抽滤通道，抽滤通道延伸至石膏模具本体的型腔表面，所述金属盘底部的每个孔洞外端分别可拆卸连接有管道，管道连接至真空抽滤泵，所述管道上设有调节抽滤压力的调节阀和压力计。

2.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述调节阀为针阀。

3.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述金属盘底部孔洞的直径为10mm。

4.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述金属盘底部的孔洞按矩阵排列，相邻两个孔洞间的距离为30mm。

5.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述杯体由不锈钢或塑料材质成型。

6.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述杯体的杯壁上通孔的直径为2mm。

7.根据权利要求1所述的一种抽滤注浆石膏模具，其特征在于：所述抽滤通道外壁上设有一层疏水性薄膜。