CN113001720A - 一种热压烧结模具及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热压烧结模具及其使用方法，该模具的内模套套装在外模套中，内模套开设有贯穿其上下表面的第一通孔，所述第一通孔的上端插入有上压头，第一通孔的下端插入有下压杆，下压杆的下端插入在下压头中；上压头和下压杆之间设置有两个石墨片，两个石墨片之间用于放置烧结样品。该装置在烧结前后易于拆装，而不损伤试样和模具，能够快速方便的制备试样，延长模样使用寿命。

Description

一种热压烧结模具及其使用方法
【技术领域】
本发明属于陶瓷材料烧结技术的制备技术领域，具体涉及一种热压烧结模具及其使用方法。
【背景技术】
在陶瓷材料研究领域，许多性能优异的材料是由粉末烧结制备，而在材料的初期研发过程中需要反复制备同样的试样，就需要重复拆装模具和装填粉末原料，并在同样的条件下进行热压烧结。现在使用的模具两压头均为动压头，安装时位置不容易确定全凭经验，在烧结施加压力时，样品随着压头的移动而移动，位置不能准确控制，且模具拆装困难，由于操作过程中存在误差使每次烧结的试样在工艺上存在偏差。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种热压烧结模具及其使用方法，以解决现有技术中热压烧结模具拆装困难，且因为误差使得每次烧结的试样在工艺上存在偏差的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种热压烧结模具，包括内模套，内模套套装在外模套中，所述内模套开设有贯穿其上下表面的第一通孔，所述第一通孔的上端插入有上压杆，上压杆的上端一体连接有上压头，第一通孔的下端插入有下压杆，下压杆的下端插入在下压头中；
所述上压头和下压杆之间设置有两个石墨片，两个石墨片之间用于放置烧结样品。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述上压头的直径小于内模套的直径。
优选的，所述内模套上端面的直径小于下端面的直径。
优选的，所述内模套沿其轴向被分为对称的两部分。
优选的，所述外模套开设有贯穿其上下表面的第二通孔，所述内模套放置在第二通孔中。
优选的，所述外模套的高度小于内模套的高度。
优选的，所述下压头的上端面开设有凹槽，下压杆插入在凹槽中。
优选的，所述内模套的侧壁上开设有内测温孔，外模套上开设有外测温孔，所述内测温孔为盲孔，内测温孔和外测温孔同轴线；外测温孔的直径大于内测温孔的直径。
优选的，内模套和外模套之间设置有石墨纸；内模套和上压杆之间设置有石墨纸；内模套和下压杆之间设置有石墨纸。
一种热压烧结模具的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，将上压杆插入在内模套中，内模套设置在外模套中，形成第一过程组件；
步骤2，将第一过程组件倒置后，在第一通孔中装填石墨片和烧结样品；
步骤3，将下压杆推入至第一通孔中，加盖下压头；
步骤4，将装好烧结样品的整套模具旋转后，至于热压烧结炉中进行试压和烧结。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种热压烧结模具，该模具的内模套套装在外模套中，内模套开设有贯穿其上下表面的第一通孔，所述第一通孔的上端插入有上压头，第一通孔的下端插入有下压杆，下压杆的下端插入在下压头中；上压头和下压杆之间设置有两个石墨片，两个石墨片之间用于放置烧结样品。该装置为动压头和静压头组合设置，下压头产生位移对烧结样品施加压力，上压头为静止的压头有利于烧结样品的定位，保证样品在烧结炉中位置，样品位置相对于烧结炉发热体、相对于测温热电偶、相对于炉体保持静止，有益于保住实验条件的前后一致性。该装置在烧结前后易于拆装，而不损伤试样和模具，能够快速方便的制备试样，延长模样使用寿命，减少人力、财力、时间的浪费。本发明的样品装填相对于上压头位置不变，利于控制实验条件。热电偶靠近试样，能够准确测量试样烧结过程中的温度变化。外模样和内模样组合面有斜度，且外模样不与上压头接触，便于模样的拆装。
进一步的，方便定位和施加压力。
进一步的，内模套被分为两部分，便于整个模具的组装。
进一步的，外模套的高度小于内模套的高度，因为外模套相对于内模套的位置会上下浮动，保证外模套和内模套不会因为相对运动而分离。
进一步的，内模套和外模套上均开设有测温孔，将热电偶放入测温孔中，使热电偶尽可能靠近烧结样品，保证测得温度与样品实际温度一致。
本发明还公开了一种热压烧结模具的使用方法，该方法首先将上压头、内模套和外模套嵌套组合后，装入待烧结样品，然后将下压头压入，完成整个待烧结样品的装入。该方法模具拆装时简单方便，无需借助其它工具即可完成；安装模样时，由于内外模套之间有斜度，外模套自上而下移动时会自动卡紧内模套；在拆模具时，只需将整个模样倒置在桌面上。向桌面方向按压外模套即可将外模套去掉，内模套及压头失去外模套约束后自动分离，烧结完成的样品即可轻松取出。该方法在烧结前后易于拆装，而不损伤试样和模具，能够快速方便的制备试样，延长模样使用寿命。
【附图说明】
图1为本发明结构剖面示意图；
图2是本发明的装配示意图的爆炸图。
其中，1-上压头，2-外模套，3-石墨片，4-烧结样品，5-内测温孔，6-内模套，7-下压杆，8-下压头；10-上压杆；11-第一通孔；12-第二通孔；13-外测温孔；14-凹槽。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了及一种热压烧结模具及其使用方法，如图1所示，本发明提供的热压烧结模具，包括上压头1、外模套2、石墨片3、内模套6、下压杆7、下压头8和上压杆10。内模套6置于外模套2内部，内模套6中间开设有第一通孔11，上压杆10从上部插入内模套6的第一通孔11中，下压杆7由下部插入内模套6的第一通孔11中，下压杆7另一端插入下压头8凹槽内。上压杆10与下压杆7和内模套6的内壁形成空腔，两个石墨片3和烧结样品4置于上述空腔中，其中烧结样品在两个石墨片3之间。
参见图1和图2，所述上压头1和上压杆10同轴且一体连接，上压头1和上压杆10的截面均为圆形，上压头1截面的直径大于上压杆10的直径，上压头1和上压杆10为一体连接且直径不同的两部分，方便定位和施加压力。
所述内模套6的内部开设有贯穿其上下表面的第一通孔11，内模套6的形状为锥台形状，其上表面的截面积小于下表面的截面积，其侧边开设有内测温孔5，所述内测温孔5从内套6的外壁向内模套6的内部开设，内测温孔5的底端未到第一通孔11的侧壁，为盲孔，测温孔5的轴线垂直于内模套6的轴线。内模套6沿其轴线被分为两块半模，因此内模套6为两块拼接而成锥形圆台。内模套6的外壁面和其轴线的夹角为α。
所述外模套2的内部开设有贯穿其上下表面的第二通孔12，外模套2的形状为圆柱体，其侧边开设有外测温孔13，外测温孔13从外模套2的外壁向外模套2的内部开设，外测温孔13贯穿外模套2的侧壁，外测温孔13的轴线垂直于外模套2的轴线，外测温孔13的直径大于内测温孔5的直径。所述第二通孔12上端面的直径小于下端面的直径，第二通孔12中整个侧壁相对于轴线倾斜的角度为α，即第二通孔12拔模的斜度与上诉内模套6的角度相同。
所述石墨片3为圆形薄片。
所述下压杆7为圆柱体。
所述下压头8的上端开设有凹槽14，凹槽14和下压头8同轴线。
所述内测温孔5和外侧温孔13均用于插入热电偶，所述内测温孔5和外测温孔13同轴线，在模具拼装完成后与试样在同一水平位置。
所述上压杆10和下压杆7的直径相同，第一通孔11和凹槽14的直径相同，上压杆10和第一通孔11间隙配合，下压杆7和第一通孔11间隙配合，下压杆7和凹槽14间隙配合。
所述上压头1的外径小于内模套6的外径，所述下压头8的外径小于内模套6的外径，所述外模套2的高度小于内模套6的高度。
本实施例中，上压头1、外模套2、石墨片3、内模套6、下压杆7和下丫头8均同轴设置。
更为具体的，上压头1、外模套2、石墨片3、内模套6、压杆7、下压头8的材质均为石墨，外模套2内设置外测温孔13以及内模套6内设置的内测温孔5，便于对烧结温度的检测。本实施例中压力施加在上压头1和下压头8上。内模套6的内侧和外侧，上压杆10和下压杆7的外侧面均设有石墨纸，在模具上包裹石墨纸可以增加压杆表面与内模套6之间以及外模套2和内模套6之间的摩擦力，使外模套2和内模套6可以悬空放置，而且，在热压烧结过程中会有液相产生，石墨纸可以阻止液相污染模具，实现模具的可重复利用。
本实施例的热压烧结模具具体使用过程如下：
先在内模套6内外各包裹一层石墨纸。再把上压头1、外模套2与内模套6进行嵌套组合，将上压头1顶面倒置在操作台上装填石墨片3和烧结样品4，将压杆7推入至第一通孔(11)中，使压杆7尾部的端面与样品石墨片表面平齐，然后加盖下压头8。最后，将装好烧结样品4的整套模具调转180°方向置于热压烧结炉中进行施压和烧结。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热压烧结模具，其特征在于，包括内模套(6)，内模套(6)套装在外模套(2)中，所述内模套(6)开设有贯穿其上下表面的第一通孔(11)，所述第一通孔(11)的上端插入有上压杆(10)，上压杆(10)的上端一体连接有上压头(1)，第一通孔(11)的下端插入有下压杆(7)，下压杆(7)的下端插入在下压头(8)中；
所述上压头(1)和下压杆(7)之间设置有两个石墨片(3)，两个石墨片(3)之间用于放置烧结样品(4)。
2.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述上压头(1)的直径小于内模套(6)的直径。
3.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述内模套(6)上端面的直径小于下端面的直径。
4.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述内模套(6)沿其轴向被分为对称的两部分。
5.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述外模套(2)开设有贯穿其上下表面的第二通孔(12)，所述内模套(6)放置在第二通孔(12)中。
6.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述外模套(2)的高度小于内模套(6)的高度。
7.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述下压头(8)的上端面开设有凹槽(14)，下压杆(7)插入在凹槽(14)中。
8.根据权利要求1所述的一种热压烧结模具，其特征在于，所述内模套(6)的侧壁上开设有内测温孔(5)，外模套(2)上开设有外测温孔(13)，所述内测温孔(5)为盲孔，内测温孔(5)和外测温孔(13)同轴线；外测温孔(13)的直径大于内测温孔(5)的直径。
9.根据权利要求8所述的一种热压烧结模具，其特征在于，内模套(6)和外模套(2)之间设置有石墨纸；内模套(6)和上压杆(10)之间设置有石墨纸；内模套(6)和下压杆(7)之间设置有石墨纸。
10.一种热压烧结模具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将上压杆(10)插入在内模套(6)中，内模套(6)设置在外模套(2)中，形成第一过程组件；
步骤2，将第一过程组件倒置后，在第一通孔(11)中装填石墨片(3)和烧结样品(4)；
步骤3，将下压杆(7)推入至第一通孔(11)中，加盖下压头(8)；
步骤4，将装好烧结样品(4)的整套模具旋转后，至于热压烧结炉中进行试压和烧结。
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