CN110712415A - 陶瓷素坯的连接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种陶瓷素坯的连接装置，包括用于放置平板陶瓷素坯的下支撑部、上支撑部，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间，还包括弹性施力结构和限位部，限位部用于提高平板陶瓷素坯的对接精度，并避免在加热或施力过程中产生相对滑动，弹性施力结构保证施力的均匀性，补偿了加热过程中线胀不匹配或连接层厚度变化导致的位置移动。本发明的陶瓷素坯的连接装置及对应的连接方法有效改善了陶瓷素坯在连接过程中因施力或对接过程不理想出现的连接效果较差的技术问题，尤其针对需要持续施力并伴随加热的陶瓷素坯连接过程，连接效果显著。

Description

陶瓷素坯的连接装置及方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体涉及陶瓷素坯连接装置及方法。

背景技术

陶瓷材料以其独特的性能优势，在民生、国防等众多领域中有着广泛的应用。由于陶瓷制备技术限制以及最终产品的定制需求，在部分陶瓷制品的生产过程中，需要进行素坯的连接，即将若干块陶瓷素坯连接成一个整体。

在现有技术中，以反应烧结SiC陶瓷为例，为保证连接层与母材的一致性，实现陶瓷最终状态的同质连接，大多使用粘结剂将SiC陶瓷素坯进行连接，再通过反应烧结过程实现连接区的微观结构与母材一致。公告号为CN 104496512 B的专利公开了一种碳化硅陶瓷在线反应连接的粘结剂及其制备方法，过程是将粘结剂涂敷在需要粘接的两个碳化硅坯件表面，且2个坯件间可以滑动，压紧两个坯件，施力约0.2MPa，然后放置烘箱中在110～130℃干燥3～5h。公告号为CN 107673764 B的专利公开了一种用于碳化硅素坯连接的粘结剂及其制备方法，过程是将粘结剂涂敷在待连接的碳化硅素坯表面，轻轻滑动后压紧，在140～200℃下进行固化。

但是，上述两项专利中，SiC素坯的连接过程均需要对连接面持续施力，并伴随加热过程，以保证连接效果，并且均未公开具体的施力方法及操作过程，而实际中由于施力或对接过程不理想，容易出现以下问题：a)连接面对接效果不好，连接完成后尺寸精度差；b)加热过程中由于硬接触施力工装与陶瓷素坯间的线胀差异导致加热状态下待连接素坯受力减小，连接效果差；c)施力不均匀，导致加热过程中待连接素坯出现相对滑动，影响连接效果。

因此，急需研究一种陶瓷素坯的连接装置，有效改善陶瓷素坯在连接过程中因施力或对接过程不理想出现的连接效果较差的情况。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供陶瓷素坯连接装置及方法，有效改善了陶瓷素坯在连接过程中因施力或对接过程不理想出现的连接效果较差的技术问题，尤其针对需要持续施力并伴随加热的陶瓷素坯连接过程，连接效果显著。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种陶瓷素坯的连接装置，用于两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置方形平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为方形平板结构，尺寸大于方形平板陶瓷素坯的尺寸；

在所述下支撑部的上方设有与所述下支撑部尺寸大小相同的上支撑部，所述下支撑部与所述上支撑部俯视角度重合，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；

在所述下支撑部的四角分别固定连接有螺杆，在所述上支撑部的对应位置分别设有螺杆孔，所述螺杆分别穿过对应所述螺杆孔用于将所述下支撑部与所述上支撑部连接，在所述螺杆上还分别设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

进一步地，还包括在所述下支撑部的四周固定连接有限位部，所述限位部用于限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，控制对接精度。

进一步地，所述限位部的数量为四个，分别位于所述下支撑部的四周中间位置。

进一步地，所述限位部包括凸块、与凸块螺纹连接的螺钉，所述螺钉用于顶住对接后的陶瓷素坯的中间连接处，所述螺钉与两块方形平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称。

本发明还提供了一种陶瓷素坯的连接方法，采用上述的连接装置，包括以下步骤：

S1：准备两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块方形平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整各个所述限位部，实现限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，使对接后两块方形平板陶瓷素坯之间不能相对滑动；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部，旋转所述螺母压缩所述弹簧均匀施力，控制两块方形平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.01～0.015MPa，静置4h后拆除各个所述限位部；

S5：整体置于加热装置中，于200℃保温1h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母、弹簧、上支撑部，得到连接陶瓷素坯。

本发明提供了另一种陶瓷素坯的连接装置，用于均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为圆形平板结构；

在所述下支撑部的中心固定连接有螺杆，在所述螺杆上设有限位部，用于控制两块平板陶瓷素坯的对接精度，避免对接后两块平板陶瓷素坯之间相对滑动；

在所述螺杆上还设有上支撑部，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；在所述螺杆上还设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

进一步地，所述限位部包括若干中心对称的限位杆，所述限位杆顶住对接后的陶瓷素坯的中心圆孔连接位置，所述限位杆与两块平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称，所述限位部与所述螺杆通过螺纹连接。

进一步地，所述限位杆的数量为3个。

进一步地，所述上支撑部包括若干中心对称的上支撑杆，所述上支撑杆的长度大于其与平板陶瓷素坯的接触面长度，所述上支撑杆的数量根据其接触的平板陶瓷素坯的形状设定。

本发明还提供了一种陶瓷素坯的连接方法，采用另一种上述的连接装置，包括以下步骤：

S1：准备两块均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整所述限位部，使对接后两块平板陶瓷素坯之间不能相对滑动，中心圆孔位置重合；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部，旋转所述螺母压缩所述弹簧均匀施力，控制两块平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.02～0.03MPa；

S5：整体置于加热装置中，于140℃保温2h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母、弹簧、上支撑部、限位部，得到连接陶瓷素坯。

本发明的陶瓷素坯连接装置，采用限位部分保证了待连接陶瓷素坯的对接精度，可将限位部一同进行加热避免加热过程中陶瓷素坯间出现相对滑动，在特定的高对接精度要求的连接过程中，具有明显优势；采用弹性施力结构，避免了普通配重施力时，配重物过重的不易操作情况，可以进行多点弹性施力，保证施力的均匀性，避免因施力不均匀出现陶瓷素坯的相对滑动，并且补偿了加热过程中线胀不匹配或连接层厚度变化导致的位置移动，保证了加热过程中施力的连续性与可靠性，还可以通过胡克定律计算或直接测量服役状态下弹簧压缩量与施力大小的关系，精确控制连接过程中待连接素坯所受压力的大小；本发明的陶瓷素坯连接装置原理简单，易于操作，可在不同工况下衍生多种不同设计，以满足陶瓷素坯连接中的实际需求。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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的附图。

图1是本发明一实施例的陶瓷素坯连接装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例的陶瓷素坯连接装置的结构示意图；

附图标记说明：1-下支撑部；2-上支撑部；21-上支撑杆；3-螺杆；4-弹簧；5-螺母；6-限位部；61-凸块；62-螺钉；63-限位杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明提供了一种陶瓷素坯的连接装置，用于两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置方形平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为方形平板结构，尺寸大于方形平板陶瓷素坯的尺寸；

在所述下支撑部的上方设有与所述下支撑部尺寸大小相同的上支撑部，所述下支撑部与所述上支撑部俯视角度重合，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；

在所述下支撑部的四角分别固定连接有螺杆，在所述上支撑部的对应位置分别设有螺杆孔，所述螺杆分别穿过对应所述螺杆孔用于将所述下支撑部与所述上支撑部连接，在所述螺杆上还分别设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

实施例1

如图1所示，为本发明一实施例的陶瓷素坯连接装置的结构示意图，用于两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置方形平板陶瓷素坯的下支撑部1，所述下支撑部1为方形平板结构，尺寸大于方形平板陶瓷素坯的尺寸。

在所述下支撑部1的上方设有与所述下支撑部尺寸大小相同的上支撑部2，所述下支撑部1与所述上支撑部2俯视角度重合，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部1与所述上支撑部2之间。

在所述下支撑部1的四角分别固定连接有螺杆3，在所述上支撑部2的对应位置分别设有螺杆孔，所述螺杆3分别穿过对应所述螺杆孔用于将所述下支撑部1与所述上支撑部2连接，在所述螺杆3上还分别设有弹簧4和螺母5，所述弹簧4位于所述螺母5与所述上支撑部3之间，所述螺母5与所述螺杆3通过螺纹连接，通过旋转所述螺母5压缩所述弹簧4向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

还包括在所述下支撑部1的四周固定连接有限位部6，所述限位部6用于限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，控制对接精度。在本实施例中，所述限位部6的数量为四个，分别位于所述下支撑部1的四周中间位置。其中，所述限位部6包括凸块61、与凸块螺纹连接的螺钉62，所述螺钉62用于顶住对接后的陶瓷素坯的中间连接处，所述螺钉62与两块方形平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称。

采用上述的连接装置，本发明还提供了一种陶瓷素坯的连接方法，包括以下步骤：

S1：准备两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部1的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块方形平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整各个所述限位部6，实现限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，使对接后两块方形平板陶瓷素坯之间不能相对滑动；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部2，旋转所述螺母5压缩所述弹簧4均匀施力，控制两块方形平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.01～0.015MPa，静置4h后拆除各个所述限位部6；

S5：整体置于加热装置中，于200℃保温1h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母5、弹簧4、上支撑部2，得到连接陶瓷素坯。

本发明提供了另一种陶瓷素坯的连接装置，用于均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为圆形平板结构；

在所述下支撑部的中心固定连接有螺杆，在所述螺杆上设有限位部，用于控制两块平板陶瓷素坯的对接精度，避免对接后两块平板陶瓷素坯之间相对滑动；

在所述螺杆上还设有上支撑部，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；在所述螺杆上还设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

实施例2

如图2所示，为本发明另一实施例的陶瓷素坯连接装置的结构示意图，用于均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯的连接，包括用于放置平板陶瓷素坯的下支撑部1，所述下支撑部1为圆形平板结构。

在所述下支撑部1的中心固定连接有螺杆3，在所述螺杆3上设有限位部6，用于控制两块平板陶瓷素坯的对接精度，避免对接后两块平板陶瓷素坯之间相对滑动。

在所述螺杆3上还设有上支撑部2，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部1与所述上支撑部2之间；在所述螺杆3上还设有弹簧4和螺母5，所述弹簧4位于所述螺母5与所述上支撑部2之间，所述螺母5与所述螺杆3通过螺纹连接，通过旋转所述螺母5压缩所述弹簧4向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

在本实施例中，所述限位部6包括若干中心对称的限位杆63，所述限位杆63顶住对接后的陶瓷素坯的中心圆孔连接位置，所述限位杆63与两块平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称，所述限位部6与所述螺杆3通过螺纹连接。由于本在实施例中，待连接的陶瓷素坯为正方形平板陶瓷素坯、三角形平板陶瓷素，将所述限位杆63的数量设为3个。

在本实施例中，所述上支撑部2包括若干中心对称的上支撑杆21，所述上支撑杆21的长度大于其与平板陶瓷素坯的接触面长度。由于本在实施例中，待连接的陶瓷素坯为正方形平板陶瓷素坯、三角形平板陶瓷素，所以将上支撑杆21的数量设为3个，对称分布。在其他实施例中，所述上支撑杆21的数量可根据其接触的平板陶瓷素坯的形状具体设定，保证施力均匀即可。

采用另一种上述的连接装置，本发明还提供了一种陶瓷素坯的连接方法，包括以下步骤：

S1：准备两块均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部1的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整所述限位部6，使对接后两块平板陶瓷素坯之间不能相对滑动，中心圆孔位置重合；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部2，旋转所述螺母5压缩所述弹簧4均匀施力，控制两块平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.02～0.03MPa；

S5：整体置于加热装置中，于140℃保温2h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母5、弹簧4、上支撑部2、限位部6，得到连接陶瓷素坯。

本发明的陶瓷素坯连接装置，采用限位部分保证了待连接陶瓷素坯的对接精度，可将限位部一同进行加热避免加热过程中陶瓷素坯间出现相对滑动，在特定的高对接精度要求的连接过程中，具有明显优势；采用弹性施力结构，避免了普通配重施力时，配重物过重的不易操作情况，可以进行多点弹性施力，保证施力的均匀性，避免因施力不均匀出现陶瓷素坯的相对滑动，并且补偿了加热过程中线胀不匹配或连接层厚度变化导致的位置移动，保证了加热过程中施力的连续性与可靠性，还可以通过胡克定律计算或直接测量服役状态下弹簧压缩量与施力大小的关系，精确控制连接过程中待连接素坯所受压力的大小；本发明的陶瓷素坯连接装置原理简单，易于操作，可在不同工况下衍生多种不同设计，以满足陶瓷素坯连接中的实际需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷素坯的连接装置，用于两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯的连接，其特征在于，包括用于放置方形平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为方形平板结构，尺寸大于方形平板陶瓷素坯的尺寸；

在所述下支撑部的上方设有与所述下支撑部尺寸大小相同的上支撑部，所述下支撑部与所述上支撑部俯视角度重合，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；

在所述下支撑部的四角分别固定连接有螺杆，在所述上支撑部的对应位置分别设有螺杆孔，所述螺杆分别穿过对应所述螺杆孔用于将所述下支撑部与所述上支撑部连接，在所述螺杆上还分别设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

2.根据权利要求1所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，还包括在所述下支撑部的四周固定连接有限位部，所述限位部用于限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，控制对接精度。

3.根据权利要求2所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，所述限位部的数量为四个，分别位于所述下支撑部的四周中间位置。

4.根据权利要求2所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，所述限位部包括凸块、与凸块螺纹连接的螺钉，所述螺钉用于顶住对接后的陶瓷素坯的中间连接处，所述螺钉与两块方形平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称。

5.一种陶瓷素坯的连接方法，采用权利要求2所述的连接装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备两块大小形状相同的方形平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块方形平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整各个所述限位部，实现限制对接后的陶瓷素坯前后左右四个方向的运动，使对接后两块方形平板陶瓷素坯之间不能相对滑动；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部，旋转所述螺母压缩所述弹簧均匀施力，控制两块方形平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.01～0.015MPa，静置4h后拆除各个所述限位部；

S5：整体置于加热装置中，于200℃保温1h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母、弹簧、上支撑部，得到连接陶瓷素坯。

6.一种陶瓷素坯的连接装置，用于均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯的连接，其特征在于，包括用于放置平板陶瓷素坯的下支撑部，所述下支撑部为圆形平板结构；

在所述下支撑部的中心固定连接有螺杆，在所述螺杆上设有限位部，用于控制两块平板陶瓷素坯的对接精度，避免对接后两块平板陶瓷素坯之间相对滑动；

在所述螺杆上还设有上支撑部，对接后的陶瓷素坯置于所述下支撑部与所述上支撑部之间；在所述螺杆上还设有弹簧和螺母，所述弹簧位于所述螺母与所述上支撑部之间，所述螺母与所述螺杆通过螺纹连接，通过旋转所述螺母压缩所述弹簧向对接后的陶瓷素坯均匀施力。

7.根据权利要求6所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，所述限位部包括若干中心对称的限位杆，所述限位杆顶住对接后的陶瓷素坯的中心圆孔连接位置，所述限位杆与两块平板陶瓷素坯的接触面积相等且对称，所述限位部与所述螺杆通过螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，所述限位杆的数量为3个。

9.根据权利要求6所述的陶瓷素坯的连接装置，其特征在于，所述上支撑部包括若干中心对称的上支撑杆，所述上支撑杆的长度大于其与平板陶瓷素坯的接触面长度，所述上支撑杆的数量根据其接触的平板陶瓷素坯的形状设定。

10.一种陶瓷素坯的连接方法，采用权利要求6所述的连接装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：准备两块均有相同尺寸的中心圆孔的平板陶瓷素坯，将其中一块放置于所述下支撑部的上方；

S2：将粘结剂均匀涂覆于两块平板陶瓷素坯的待连接面后进行对接；

S3：调整所述限位部，使对接后两块平板陶瓷素坯之间不能相对滑动，中心圆孔位置重合；

S4：在对接后的陶瓷素坯的上方放置所述上支撑部，旋转所述螺母压缩所述弹簧均匀施力，控制两块平板陶瓷素坯的待连接面的压强为0.02～0.03MPa；

S5：整体置于加热装置中，于140℃保温2h；

S6：冷却后取出，拆除所述螺母、弹簧、上支撑部、限位部，得到连接陶瓷素坯。

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