CN110587781B - 一种陶瓷注射成型模具 - Google Patents

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Abstract

一种陶瓷注射成型模具，包括上模、中模以及下模，所述下模上设有模芯，所述模芯穿过所述中模延伸至所述上模内部，所述上模内部设有热流道，所述中模设有滑块、耐磨块及油缸，所述模芯、滑块、上模围合成模腔；所述模腔的腔壁全部或者部分由第一陶瓷材料或由第一陶瓷材料与金属复合制成，所述热流道的过料管壁全部或者部分由第二陶瓷材料或由第二陶瓷材料与金属复合制成，所述耐磨块全部或者部分由第三陶瓷材料或由第三陶瓷材料与金属复合制成，所述下模中部设有中空部，所述中空部内设有弹簧及推拉杆。通过本方案能够实现模具的无污染、高耐磨、长寿命。

Description

一种陶瓷注射成型模具
技术领域
本发明涉及陶瓷模具领域，尤其涉及一种陶瓷注射成型模具。
背景技术
陶瓷注射成型技术：将陶瓷粉与塑料、树脂等有机高分子材料加热至一定温度混合(混炼&捏合)均匀后破碎或切粒预制成颗粒，将陶瓷注射料颗粒放入注射成型机，通过注射成型机再次加热成熔融状态注入模具，冷却后模具内成型所需形状的陶瓷坯体。
现有的模具存在以下几个问题：
磨损问题：注入模具前的熔融态陶瓷注射料中存有大量的陶瓷颗粒。注射料经过加压后(一般为MPa级别)高速从注射口经流道注入由金属材质加工而成的模腔中。一般来讲陶瓷颗粒硬度大于模具所用金属材质的硬度，导致了流道和模具模腔不可避免的存在磨损，金属模具被磨损后导致模具精度降低、污染陶瓷制品等问题。无法满足某些高精度、高纯度陶瓷部件的成型需求。
腐蚀问题：受工艺特性限制，熔融的陶瓷注射料存在pH值呈碱性或者酸性情况，模具采用金属材料易受腐蚀。无法满足高外观要求的陶瓷部件成型要求，甚至存在模具维护不到位影响使用寿命的情况。
污染问题：注射成型模具中上模与滑块、滑块与中模等所有存在金属与金属间滑动面(一般采用润滑油润滑处理)，因不断摩擦会有金属细粉、含金属细粉的油污或者油泥产生，而这些容易粘附在陶瓷坯体从而污染陶瓷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种陶瓷注射成型模具，能够实现模具的无污染、高耐磨、寿命长。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种陶瓷注射成型模具，包括上模、中模以及下模，所述下模上设有模芯，所述模芯穿过所述中模延伸至所述上模内部，所述上模内部设有热流道，所述中模设有滑块、耐磨块及油缸，所述模芯、滑块、上模围合成模腔；所述模腔的腔壁全部或者部分由第一陶瓷材料或由第一陶瓷材料与金属复合制成，所述热流道的过料管壁全部或者部分由第二陶瓷材料或由第二陶瓷材料与金属复合制成，所述耐磨块全部或者部分由第三陶瓷材料或由第三陶瓷材料与金属复合制成，所述下模中部设有中空部，所述中空部内设有弹簧及推拉杆。
所述第一陶瓷材料为利用所述模具制造的产品的同材质陶瓷或者硬度大于利用所述模具制造的产品的陶瓷材料。
所述第二陶瓷材料为氧化铝、氮化硅、碳化钨、硼化锆、氮化硼、氧化铍或碳化硅的至少一种。
所述第三陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅的至少一种。
所述模芯由第一陶瓷材料制成。
所述滑块由第一陶瓷材料制成。本发明的有益效果是：
1、陶瓷的高耐磨性保证了不容易因长时间使用过程中陶瓷注射料的冲蚀磨损导致的模具模腔磨损，保证了模具尺寸精度既保证了所成型的陶瓷坯体尺寸精度。
2、无污染，成型某种陶瓷则模具可采用同材质陶瓷，解决金属污染问题。
3、耐腐蚀，利用陶瓷的高耐腐蚀性，从根本上解决了了金属模腔因注射料酸碱问题和环境影响导致的腐蚀问题，降低模具维护和保养成本，提高模具使用寿命。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施例的结构示意图。
图2示出了根据本申请的实施例的A-A剖面图。
其中，1上模；2中模；3下模；4油缸；5滑块；6模腔；7耐磨块；8热流道；9放料管壁；10注入口；11弹簧及推拉杆；12模芯。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图1-2对本发明作进一步说明。
如图1-2所示，一种陶瓷注射成型模具，包括上模1、中模2以及下模3，所述下模上设有模芯12，所述模芯穿过所述中模延伸至所述上模内部，所述上模内部设有热流道8，所述中模设有滑块5、耐磨块7及油缸4，所述模芯、滑块、上模围合成模腔6。油缸，用于推拉滑块，实现滑块进出动作的。
所述模腔的腔壁全部或者部分(所述部分，优选为与其相邻部件或者注射进来的物料发生撞击或摩擦的部位),由第一陶瓷材料制成,或者由第一陶瓷材料与金属复合制成。第一陶瓷材料与金属复合，是指两种复合工艺：一种是先做出陶瓷块和金属件，陶瓷块作为独立功能块和金属联接，或者嵌入金属件里面；一种可以是陶瓷粉或者较小的陶瓷颗粒，这些陶瓷粉或者颗粒通过铸造、锻打等方法混入金属形成金属/陶瓷复合材料。
所述热流道的过料管壁9全部或者部分(所述部分，优选为与其相邻部件或者注射进来的物料发生撞击或摩擦的部位)，由第二陶瓷材料制成，或者由第二陶瓷材料与金属复合制成。第二陶瓷材料与金属复合，是指两种复合工艺：一个是类似先做出陶瓷块和金属件，陶瓷块作为独立功能块和金属联接，或者嵌入金属件里面；一个可以是陶瓷粉或者很小的颗粒，类似金属铸造时加入这些陶瓷粉或者颗粒形成的金属/陶瓷复合材料。
所述耐磨块全部或者部分(所述部分，优选为与其相邻部件或者注射进来的物料发生撞击或摩擦的部位)，由第三陶瓷材料制成，或者由第三陶瓷材料与金属复合制成。第三陶瓷材料与金属复合，是指两种复合工艺：一个是类似先做出陶瓷块和金属件，陶瓷块作为独立功能块和金属联接，或者嵌入金属件里面；一个可以是陶瓷粉或者很小的颗粒，类似金属铸造时加入这些陶瓷粉或者颗粒形成的金属/陶瓷复合材料。
所述下模中部设有中空部，所述中空部内设有弹簧及推拉杆11。所述热流道的顶端设有注入口10，物料经设备熔融后由注入口注入，经过热流道进入模腔。
所述第一陶瓷材料为利用所述模具制造的产品(陶瓷产品)的同材质陶瓷材料(即注射入的陶瓷材料)或者硬度大于利用所述模具制造的产品(陶瓷产品)的陶瓷材料(即注射入的陶瓷材料)。
所述第二陶瓷材料为氧化铝、氮化硅、碳化钨、硼化锆、氮化硼、氧化铍或碳化硅的至少一种。
所述第三陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅的至少一种。
所述模芯全部或者部分(所述部分，优选为与其相邻部件或者注射进来的物料发生撞击或摩擦的部位)由第一陶瓷材料制成。
所述滑块全部或部分(所述部分，优选为与其相邻部件或者注射进来的物料发生撞击或摩擦的部位)由第一陶瓷材料制成。
目前，一般陶瓷的注射成型工艺模腔体积一般≤50ml左右。小模腔体积，小注射量，因陶瓷注射料高速射入由于小注射量所带来的磨损问题相对不明显。大尺寸部件的注射成型工艺是一个发展方向，当注射量大于100ml之后，陶瓷注射料高度射入模腔时对模具的冲蚀和磨损就完全不一样了。
因此，需要对选材有很大要求，模腔应用位置，主要根据结构、耐磨、导热、联接等需求进行设计和选择。有以下几种方式：
1、最好同材质替代。比如说，氧化铝陶瓷注射成型模具，所需注射的陶瓷料材质为氧化铝，则模具内嵌入的陶瓷材料最好也是相应的氧化铝陶瓷材料为佳。
2、比注射料硬度更高一级陶瓷材料。比如说，石英陶瓷注射成型模具，所需注射的陶瓷料材质为石英，则模具内嵌入的陶瓷材料可以用硬度比石英陶瓷更高一级的氧化铝或氧化锆陶瓷材料。
3、可根据具体产品结构，可根据耐磨和导热率需求对嵌入模具的陶瓷材料部件的材质、大小、结构、联接方式进行设计和选择。比如说某个产品整体平均壁厚为6mm，某个局部区域壁厚只有3mm，则此区域的散热需求进行设计，选择锆铝复合陶瓷材料，兼顾耐磨和相对低的导热率，通过合理的结构和联接设计，解决采用全金属材质模具时此位置因局部壁厚过薄冷却过快而导致所成型的陶瓷坯体出现裂纹的问题。
热流道应用位置，此区域主要考虑耐磨和导热。
一般来讲，热流道具结构要求基本不高，材质主要选择高导热、高耐磨的氧化铝、氮化硅、氧化铍、碳化硅等陶瓷材质。
耐磨块，此区域主要靠耐磨和抗冲击性能。
此区域一般为模具开合、滑块来回移动，具备两个面相互磨合特征的区域。此区域，材质一般选择氧化铝、氧化锆、氮化硅或其他耐磨和抗冲击性能好的陶瓷材质。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种陶瓷注射成型模具，其特征在于，包括上模、中模以及下模，所述下模上设有模芯，所述模芯穿过所述中模延伸至所述上模内部，所述上模内部设有热流道，所述中模设有滑块、耐磨块及油缸，所述模芯、滑块、上模围合成模腔；所述模腔的腔壁全部或者部分由第一陶瓷材料或由第一陶瓷材料与金属复合制成，所述热流道的过料管壁全部或者部分由第二陶瓷材料或由第二陶瓷材料与金属复合制成，所述耐磨块全部或者部分由第三陶瓷材料或由第三陶瓷材料与金属复合制成，所述下模中部设有中空部，所述中空部内设有弹簧及推拉杆；所述第一陶瓷材料为利用所述模具制造的产品的同材质陶瓷或者硬度大于利用所述模具制造的产品的陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷注射成型模具，其特征在于，所述第二陶瓷材料为氧化铝、氮化硅、碳化钨、硼化锆、氮化硼、氧化铍或碳化硅的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷注射成型模具，其特征在于，所述第三陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷注射成型模具，其特征在于，所述模芯全部或部分由第一陶瓷材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷注射成型模具，其特征在于，所述滑块全部或部分由第一陶瓷材料制成。
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