CN106825558B - 一种活性复合材料爆炸成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及爆炸成型领域，尤其涉及一种活性复合材料的爆炸成型模具。该爆炸成型模具包括硬模，所述硬模具有中空腔体；位于所述硬模内部的软模，所述软模具有用于包覆所述活性复合材料的腔体；以及位于所述硬模内部的压制成型部及爆炸部；在所述爆炸部的作用力下，所述压制成型部向所述软模施加压力，实现所述活性复合材料的压制成型。本发明中对活性复合材料的爆炸成型采用硬模与软模结合的方式，既提高了模具的密封效果，又容易控制成型后活性复合材料的形状，减少了材料的浪费。

Description

一种活性复合材料爆炸成型模具

技术领域

本发明涉及爆炸成型领域，尤其涉及一种活性复合材料爆炸成型模具。

背景技术

爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的化学能对金属坯料进行加工的高能率成型方法。粉料材料压制成型主要是利用爆炸成型工艺，利用炸药爆炸时产生的瞬间冲击波的压力，作用于粉末中，使颗粒间距离缩短。在爆炸成型中主要的模具是硬质模具，在对粉末进行爆炸压制时，往往由于硬质模具的密封效果不佳使粉末会有喷出现象出现，不仅造成资源浪费，且影响产品质量；此外，爆炸过后粉末粘附在硬质模具上不易脱模。而利用软模工具进行爆炸成型时，爆炸产生的过强瞬时力可能会直接将软模炸毁，或者因软模为不定形的形状，最后所得的粉料材料的形状也相应的不好控制。因此，提供一种即可控制材料形状又有较好密封效果的爆炸成型模具是目前本领域面临的一项技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种密闭性好、形状可控的活性复合材料爆炸成型模具。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活性复合材料爆炸成型模具，包括：硬模，所述硬模具有中空腔体；位于所述硬模内部的软模，所述软模具有用于包覆所述活性复合材料的腔体；以及位于所述硬模内部的压制成型部及爆炸部；在所述爆炸部的作用力下，所述压制成型部向所述软模施加压力，实现所述活性复合材料的压制成型。

进一步的，所述压制成型部包括位于所述软模相对两端的第一压块和第二压块，所述第一压块和/或第二压块在所述爆炸部的作用下向接近所述软模的方向移动来对所述软模施加压力。

进一步的，所述硬模包括：硬模主体，所述硬模主体为上下开口的桶状结构，所述软模的周壁与所述硬模主体的内壁配合；底座，所述底座用于封堵所述硬模主体下表面并相对所述硬模主体可滑动连接；上盖，所述上盖与所述硬模主体可拆卸连接。

进一步的，所述上盖与所述软模之间设有所述爆炸部及所述第一压块；所述软模与所述底座之间设有所述第二压块；所述第一压块在所述爆炸部的作用下向下移动作用于所述软模上。

进一步的，所述第一压块为阶梯状结构，所述硬模主体内部具有与所述第一压块结构对应的阶梯状结构，所述第一压块受力向下移动一定距离后被所述硬模阶梯抵持。

进一步的，还包括套设在所述第一压块上的压环，在所述爆炸部作用下，所述压环的上表面与所述第一压块的台阶下表面接触，所述压环的下表面与所述硬模的阶梯上表面接触。

进一步的，所述爆炸部包括炸药及引爆件，所述上盖设有穿设所述引爆件的安装孔。

进一步的，所述活性复合材料包括金属丝网和粉末复合材料，所述金属丝网编织成型并固定连接在所述软模内部，所述软模与所述活性复合材料之间设置有脱模垫。

进一步的，所述软模中设置有丝网固定件，所述丝网固定件一端嵌入在所述软模壁中，另一端与所述金属丝网固定连接；所述脱模垫上对应设有可供所述金属丝网穿过的孔。

进一步的，所述软模外部包覆有一层密封套。

本发明的一种活性复合材料的爆炸成型模具，具有以下有益效果：

1、本发明的爆炸成型模具包括硬模及位于硬模内部的软模，软模具有用于包覆活性复合材料的腔体；其采用软模与硬模结合的方式，既提高了模具的密封效果，又容易控制成型后活性复合材料的形状，减少资源浪费；

2、本发明的爆炸成型模具中，软模中设置有丝网固定件，丝网固定件的设计使金属丝网可固定在软模内部，保证活性复合材料的丝网编制密度，方便成型，并均匀提高活性复合材料的整体韧性；

3、本发明的爆炸成型模具中，软模与活性复合材料之间设置有脱模垫，便于将活性复合材料从软模上剥离，提高活性复合材料利用率，减少损失；

4、本发明的爆炸成型模具中，压环结构以及硬模主体与第一压块阶梯状的设计控制了爆炸成型中对活性复合材料的挤压程度，提高了活性复合材料受力的均衡度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明活性复合材料爆炸成型模具初始条件下剖面示意图；

图2为本发明活性复合材料爆炸成型模具爆炸后剖面示意图；

图3为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块和第二压块为球状时初始条件下剖面示意图；

图4为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块和第二压块为球状时爆炸后剖面示意图；

图5为本发明活性复合材料爆炸成型模具软模结构示意图；

图6为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块的第一种结构主视图；

图7为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块的第一种结构俯视图；

图8为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块的第二种结构主视图；

图9为本发明活性复合材料爆炸成型模具第一压块的第二种结构俯视图；

图10为本发明活性复合材料爆炸成型模具压环结构主视图；

图11为本发明活性复合材料爆炸成型模具压环结构俯视图；

图中：1-硬模，11-硬模主体，12-底座，13-上盖，2-软模，21-脱模垫，22-密封套，23-丝网固定件，3-活性复合材料，31-金属丝网，4-第一压块，5-第二压块，6-炸药，7-引爆件，8-压环。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的一种活性复合材料的爆炸成型模具，如图1所示，包括：硬模1，硬模1具有中空腔体；位于硬模1内部的软模2，软模2具有用于包覆活性复合材料3的腔体；以及位于硬模1内部的压制成型部及爆炸部；在爆炸部的作用力下，压制成型部向软模2施加压力，实现活性复合材料3的压制成型。硬模采用钢、铁等材质，优选的，硬模材质为钢。软模可以采用橡胶、环氧树脂等材质，优选的，软模材质为橡胶。同时，为了保证软模具有一定的硬度，在橡胶中添加碳纤维或玻璃纤维预浸料等增强材料，有机结合在一起形成软模，通过增强材料加入量的调节来改变软模的硬度。

对活性复合材料的压制成型，采用软模与硬模相结合的工艺，活性复合材料用软模包覆，防止在成型过程中粉体材料的喷出，造成资源浪费；软模置于硬模内部，在爆炸部的作用力下，压制成型部向软模施加压力，有助于控制活性复合材料的形状，同时爆炸部不直接作用在软模上，通过压制成型部的作用，可使爆炸力均匀的作用于软模，实现材料形状的有效控制。

具体的，如图1所示，压制成型部包括位于软模2相对两端的第一压块4和第二压块5，第一压块4在爆炸部的作用下向接近软模2的方向移动来对软模2施加压力。压块用于分散爆炸部产生的爆炸力，使通过压块传递给软模的爆炸力更加均匀，从而使压制成型后的活性复合材料各处密度均匀。作为另一种实施方式，在第一压块4和第二压块5两侧均设置爆炸部，第一压块4和第二压块5同时受到爆炸部的作用向彼此接近的方向移动。

具体的，如图1所示，硬模1包括：硬模主体11，硬模主体11为上下开口的桶状结构，软模2的周壁与硬模主体11的内壁配合；底座12，底座12用于封堵硬模主体11下表面并相对硬模主体11可滑动连接；上盖13，上盖13与硬模主体11可拆卸连接。更加具体的，上盖13与硬模主体11之间螺纹连接；底座12为阶梯型饼状结构，与硬模主体11下部抵持，使得底座12在受到向下的作用力时固定，受到向上的作用力时可向上移动，并将第一压块4和软模2顶出硬模1，方便成型后软模2与硬模1之间的脱除。

具体的，上盖13与软模2之间设有爆炸部及第一压块4；软模2与底座12之间设有第二压块5；第一压块4在爆炸部的作用下向下移动作用于软模2上。在爆炸成型过程中，第一压块4向下移动挤压软模2，软模2向下移动挤压固定的第二压块5，软模2在第一压块4与第二压块5的挤压作用下形变。因软模2周壁与硬模主体11配合，软模2仅受到上下部的作用力，其中，软模2受力后的形状与第一压块4和第二压块5的形状有关，因此可通过改变第一压块4和第二压块5的形状来制备出不同形状的活性复合材料3。其中，如图1和图2所示，第一压块4的下部及第二压块5的上部均为平板状，再结合圆桶形的硬模1形状，则通过爆炸成型后可获得圆柱状的活性复合材料坯料；如图3和图4所示，第一压块4的下部以及第二压块的上部为对应的半球形，通过爆炸成型后可获得球状的活性复合材料坯料。通过改变压块的形状，有利于对活性复合材料形状做初步加工，为后续的进一步加工提供基础，减少材料的浪费。

具体的，如图1、图6至图9所示，第一压块4为阶梯状结构，硬模主体11内部具有与第一压块4结构对应的阶梯状结构，第一压块4受力向下移动一定距离后被硬模1阶梯抵持。对于活性复合材料的压制力度可通过改变炸药量进行改变，但为了进一步确保每次压制程度一致并防止过压，第一压块4采用阶梯形状，硬模1内部具有对应的阶梯状结构，使第一压块4下滑到一定距离后被硬模阶梯抵持，阻止其进一步下滑。具体的，第一压块4可滑动距离为5cm，此时活性复合材料可压实厚度为1cm。

具体的，如图1、图2、图10、图11所示，该活性复合材料的爆炸成型模具还包括套设在第一压块上的压环8，在爆炸部作用下，压环8的上表面与第一压块4的台阶下表面接触，压环8的下表面与硬模1的阶梯上表面接触。对于不同的活性复合材料，其压实厚度要求不一，为满足不同复合材料的使用需求，设置有多个与第一压块4配套的压环8。其中，压环8的厚度有0.2cm、0.5cm、1cm等多种型号，压环数量也有多个，可在成型前根据需要在第一压块4上套设对应厚度及对应数量的压环8，从而制得多种不同厚度的活性复合材料。

具体的，如图1和图3所示，爆炸部包括炸药6及引爆件7，上盖13设有穿设引爆件7的安装孔。引爆件7上部置于外部空间，下部埋覆于炸药中，通过点燃引爆件7上部使整个爆炸成型模具工作。其中，引爆件可采用雷管，炸药可为TNT、硝铵炸药、导爆索和塑料炸药等，优选的，炸药为TNT。引爆炸药后，第一压块受到瞬时强大的向下冲击力，进而挤压软模向下运动，软模下部又受到第二压块的抵持，使软模本身及其内部材料受到挤压，活性复合材料达到紧密压实的效果。

具体的，活性复合材料3包括金属丝网31和粉末复合材料，金属丝网31编织成型并固定连接在软模2内部，软模2与活性复合材料3之间设置有脱模垫21。相应的活性复合材料3的金属丝网31之间具有一定的丝网密度，而由于丝网丝径较细、质量较轻，在放入软模内部并撒入复合粉末材料过程中丝网很容易坍塌，通过将编织成型的金属丝网31固定连接在软模2内部，有利于实现丝网的固定。

在爆炸成型过程中，随着压制压力的提高，软模液化流动，在软模与粉体的界面处，软膜材料在高压下必然会挤入复合材料的孔隙内。压力继续增大，软模的挤入驱动力也随之增大，在粉体与软模之间形成交错粘连的界面，伴随着压制压力的增加软模与粉体之间的界面结合力也增加。压制结束后，在卸压的一瞬间，挤入到复合材料孔隙内的软模材料首先要从孔隙内脱出，然后随软模进行恢复变形，软模迅速恢复到原来形状，如果挤入复合材料表面孔隙内的软模材料不能迅速的脱出，则在压制压力卸除的一瞬间，压坯受到三向拉应力，易造成成型后的复合材料断裂。因此，为防止这一现象发生，在软模与活性复合材料之间加入脱模垫21，脱模垫21为具有一定强度的界面材料，可选用塑料、铝箔或橡皮等，优选的，脱模垫21为塑料。使复合材料在成型过程中的任何压力下均与软模之间有一隔离界面，以防止软膜材料侵入复合材料的孔隙。

具体的，软模2中设置有丝网固定件23，丝网固定件23一端嵌入在软模2壁中，另一端与金属丝网31固定连接；脱模垫21上对应设有可供金属丝网31穿过的孔。金属丝网31通过丝网固定件23与软模2固定连接，丝网固定件23为金属材质，一端在软模制作过程中直接一体制作嵌入在软模2壁上，另一端具有环状结构便于与金属丝网31连接，其中不同软模2中丝网固定件23的个数根据预成型的不同的活性复合材料3中金属丝网31的个数及丝网密度和编织方式确定。脱模垫21与软模2内部固定连接，可为粘结方式，其中脱模垫21上对应设置有可供丝网固定件23穿过的孔。

具体的，软模外部包覆有一层密封套22。密封套22的设置有利于对软模2内材料进行进一步密封，防止在爆炸成型过程中粉末材料因挤压而喷出；同时对密封套22抽真空，对软模2及内部材料进行预挤压，进一步防止粉料的喷出。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，包括：

硬模，所述硬模具有中空腔体；

位于所述硬模内部的软模，所述软模具有用于包覆所述活性复合材料的腔体；

以及位于所述硬模内部的压制成型部及爆炸部；在所述爆炸部的作用力下，所述压制成型部向所述软模施加压力，实现所述活性复合材料的压制成型；

其中，所述活性复合材料包括金属丝网和粉末复合材料，所述金属丝网编织成型并固定连接在所述软模内部，所述软模与所述活性复合材料之间设置有脱模垫。

2.根据权利要求1所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述压制成型部包括位于所述软模相对两端的第一压块和第二压块，所述第一压块和/或第二压块在所述爆炸部的作用下向接近所述软模的方向移动来对所述软模施加压力。

3.根据权利要求2所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述硬模包括：

硬模主体，所述硬模主体为上下开口的桶状结构，所述软模的周壁与所述硬模主体的内壁配合；

底座，所述底座用于封堵所述硬模主体下表面并相对所述硬模主体可滑动连接；

上盖，所述上盖与所述硬模主体可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述上盖与所述软模之间设有所述爆炸部及所述第一压块；所述软模与所述底座之间设有所述第二压块；所述第一压块在所述爆炸部的作用下向下移动作用于所述软模上。

5.根据权利要求4所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述第一压块为阶梯状结构，所述硬模主体内部具有与所述第一压块结构对应的阶梯状结构，所述第一压块受力向下移动一定距离后被所述硬模的阶梯抵持。

6.根据权利要求5所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，还包括套设在所述第一压块上的压环，在所述爆炸部作用下，所述压环的上表面与所述第一压块的阶梯下表面接触，所述压环的下表面与所述硬模的阶梯上表面接触。

7.根据权利要求6所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述爆炸部包括炸药及引爆件，所述上盖设有穿设所述引爆件的安装孔。

8.根据权利要求2所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述软模中设置有丝网固定件，所述丝网固定件一端嵌入在所述软模壁中，另一端与所述金属丝网固定连接；所述脱模垫上对应设有可供所述金属丝网穿过的孔。

9.根据权利要求8所述的活性复合材料爆炸成型模具，其特征在于，所述软模外部包覆有一层密封套。