CN113175821A - 一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，包括内支撑、外支撑、特制涂层，本发明采用卧式烧结模式，进行烧结之前，内支撑的轴线调整至与陶瓷管成品轴线相同的位置，进行烧结时，陶瓷管坯料在烧结过程中不断收缩，在陶瓷管坯料收缩的过程中，特制涂层同样随着陶瓷管坯料的收缩而收缩，从而减小陶瓷管坯料与特制涂层之间的滑动摩擦力，提高陶瓷管坯料的受力均匀性；同时，外支撑与内支撑相配合在结构上消除重力变形对陶瓷管坯料产生的影响，从而在致密化过程前将重力变形修正，内支撑与外支撑还能够保证烧结过程中不同位置温度的均一，从而在第二次相变完成后得到尺寸及密度均一的陶瓷管成品。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷烧结模具及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具。
背景技术
工程陶瓷属于共价键化合物，具有硬度高，弹性模量高，熔点高，热稳定性好等特点，另外其耐磨耐腐蚀，是一种良好的的高温结构陶瓷材料。
由于工程陶瓷具有如此优异的特性，陶瓷材料应用越来越广泛，其中，陶瓷管材应用很普遍，陶瓷管材现有的烧结方式多为立式烧结，大长径比(长径比大于5)陶瓷通孔管的烧结方式为立式烧结，需特殊立式烧结炉设备，采取竖立装炉方式，烧结模具与之端面装配。由于升温过程中陶瓷坯体致密化多会涉及到相转变，因此长度方向上不同部分所受重力不同会导致相转后陶瓷坯体密度的不同，从而引入密实度不均及局部变形等问题，随着长径比的增大竖直方向单位面积承受的重力会越来越大，在烧结过程中会导致密度不均及局部变形，局部变形及密度不均可能导致此类产品实际使用时因应力不均导致结构失效，从而影响此类产品的生产制造及后续应用。
因此，如何改变现有技术中，大长径比陶瓷管采用立式烧结导致的局部变形以及密度不均的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，以解决上述现有技术存在的问题，提高大长径比陶瓷管的烧结质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，包括内支撑、外支撑、特制涂层，所述内支撑伸入陶瓷管坯料的中空部，所述内支撑与陶瓷管成品同轴设置，所述内支撑的外壁能够与陶瓷管成品的内壁相抵，所述内支撑的外径与陶瓷管成品的内径相匹配，所述内支撑的轴线与水平面相平行，所述内支撑连接有辅助支撑；所述外支撑承托陶瓷管坯料，所述特制涂层位于所述外支撑、陶瓷管坯料之间，所述特制涂层分别与所述外支撑、陶瓷管坯料相抵，所述特制涂层具有第一弧面段，所述外支撑具有第二弧面段，所述第一弧面段与所述第二弧面段、陶瓷管成品相抵，所述第一弧面段的内径与陶瓷管成品的外径相匹配；陶瓷管坯料由陶瓷材质制成，所述内支撑、所述外支撑由石墨材质、堇青石材质、莫来石材质或氧化铝制成，所述特制涂层由陶瓷材质或由陶瓷材质与下列材质中的一种或两种制成：氮化硼材质、石墨材质、堇青石材质、莫来石材质、氧化铝材质。
优选地，所述内支撑的径向截面为拱形。
优选地，所述内支撑的径向截面的圆心角大于180°。
优选地，所述内支撑的轴向长度较陶瓷管坯料的轴向长度长，所述辅助支撑的数量为两组，两组所述辅助支撑分别设置于所述内支撑的轴向两端。
优选地，所述内支撑的外周面与轴向端面的连接处作倒圆角处理。
优选地，所述外支撑包括定型支架、支撑板和异形滑块，所述定型支架具有安装槽，所述支撑板设置于所述安装槽的侧壁上，所述支撑板的数量为两块，两块支撑板以陶瓷管坯料的轴线对称设置，所述异形滑块设置于所述安装槽的底部，所述异形滑块分别与所述定型支架、所述支撑板相抵，所述第二弧面段位于所述异形滑块的顶部；所述特制涂层还包括平面段，所述平面段的数量为两段，所述第一弧面段的两端分别与所述平面段相连，所述平面段分别与所述支撑板、陶瓷管坯料相抵。
优选地，所述安装槽的轴向截面为U形，所述安装槽的开口宽度较所述安装槽的底部宽度宽。
优选地，所述定型支架、所述支撑板、所述异形滑块均由高强等静压石墨材质中制成。
优选地，所述外支撑的轴向长度较陶瓷管坯料的轴向长度长。
优选地，所述特制涂层的厚度为2-3mm。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，包括内支撑、外支撑、特制涂层，内支撑伸入陶瓷管坯料的中空部，内支撑与陶瓷管成品同轴设置，内支撑的外壁能够与陶瓷管成品的内壁相抵，内支撑的外径与陶瓷管成品的内径相匹配，内支撑的轴线与水平面相平行，内支撑连接有辅助支撑；外支撑承托陶瓷管坯料，特制涂层位于外支撑、陶瓷管坯料之间，特制涂层分别与外支撑、陶瓷管坯料相抵，特制涂层具有第一弧面段，外支撑具有第二弧面段，第一弧面段与第二弧面段、陶瓷管成品相抵，第一弧面段的内径与陶瓷管成品的外径相匹配；陶瓷管坯料由陶瓷材质制成，内支撑、外支撑由石墨材质、堇青石材质、莫来石材质或氧化铝制成，特制涂层由陶瓷材质或由陶瓷材质与下列材质中的一种或两种制成：氮化硼材质、石墨材质、堇青石材质、莫来石材质、氧化铝材质。
本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，采用卧式烧结模式，内支撑的外径与陶瓷管成品内径相一致，进行烧结之前，内支撑的轴线调整至与陶瓷管成品轴线相同的位置，进行烧结时，陶瓷管坯料在烧结过程中不断收缩，在陶瓷管坯料收缩的过程中，特制涂层同样随着陶瓷管坯料的收缩而收缩，从而减小陶瓷管坯料与特制涂层之间的滑动摩擦力，将陶瓷管坯料与外支撑的相对运动转动为陶瓷管坯料与特制涂层的相对运动以及特制涂层与外支撑的相对运动，提高陶瓷管坯料的受力均匀性；与此同时，陶瓷管坯料烧结时，微观结构中由物相的转变会使得陶瓷管坯料本身在重力影响下产生变形，而第二次相变后此类变形会变得不可逆转，本发明的外支撑与内支撑相配合在结构上消除重力变形对陶瓷管坯料产生的影响，从而在第二次相变开始前将重力变形修正，内支撑与外支撑还能够保证烧结过程中不同位置温度的均一，从而在第二次相变完成后得到尺寸及密度均一的陶瓷管成品。
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他的附图。
图1为使用本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具烧结前的主视示意图；
图2为图1中沿A-A向的剖切结构示意图；
图3为使用本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具烧结后的主视示意图；
图4为图3中沿B-B向的剖切结构示意图；
其中，1为内支撑，2为外支撑，201为定型支架，202为支撑板，203为异形滑块，204为安装槽，205为第二弧面段，3为特制涂层，301为第一弧面段，302为平面段，4为陶瓷管坯料，5为陶瓷管成品，6为辅助支撑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，以解决上述现有技术存在的问题，提高大长径比陶瓷管的烧结质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-4，其中，图1为使用本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具烧结前的主视示意图，图2为图1中沿A-A向的剖切结构示意图，图3为使用本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具烧结后的主视示意图，图4为图3中沿B-B向的剖切结构示意图。
本发明提供一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，包括内支撑1、外支撑2、特制涂层3，内支撑1伸入陶瓷管坯料4中，内支撑1与陶瓷管成品5同轴设置，内支撑1的外壁能够与陶瓷管成品5的内壁相抵，内支撑1的外径与陶瓷管成品5的内径相匹配，内支撑1的轴线与水平面相平行，内支撑1连接有辅助支撑6；外支撑2承托陶瓷管坯料4，特制涂层3位于外支撑2、陶瓷管坯料4之间，特制涂层3分别与外支撑2、陶瓷管坯料4相抵，特制涂层3具有第一弧面段301，外支撑2具有第二弧面段205，第一弧面段301与第二弧面段205、陶瓷管成品5相抵，第一弧面段301的内径与陶瓷管成品5的外径相匹配；陶瓷管坯料4由陶瓷材质制成，内支撑1、外支撑2由石墨，堇青石，莫来石，氧化铝等材质制成，特制涂层3陶瓷材质或由陶瓷材质与下列材质中的一种或两种制成：氮化硼材质、石墨材质、堇青石材质、莫来石材质、氧化铝材质。
本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，采用卧式烧结模式，内支撑1的外径与陶瓷管成品5内径相一致，进行烧结之前，内支撑1的轴线调整至与陶瓷管成品5轴线相同的位置，进行烧结时，陶瓷管坯料4在烧结过程中不断收缩，在陶瓷管坯料4收缩的过程中，特制涂层3同样随着陶瓷管坯料4的收缩而收缩，从而减小陶瓷管坯料4与特制涂层3之间的滑动摩擦力，将陶瓷管坯料4与外支撑2的相对运动转动为陶瓷管坯料4与特制涂层3的相对运动以及特制涂层3与外支撑2的相对运动，提高陶瓷管坯料4的受力均匀性；与此同时，陶瓷管坯料4烧结时，微观结构中物相的转变会使得陶瓷管坯料4本身在重力影响下产生变形，而第二次相变后此类变形会变得不可逆转，本发明的外支撑2与内支撑1相配合在结构上消除重力变形对陶瓷管坯料4产生的影响，从而在第二次相变开始前将重力变形修正，内支撑1与外支撑2由石墨材质制成，强度高、高温条件下变形小、导热性良好，内支撑1与外支撑2还能够保证烧结过程中不同位置温度的均一，从而在第二次相变完成后得到尺寸及密度均一的陶瓷管成品5。
其中，内支撑1的径向截面为拱形，空心结构能够进一步提高内支撑1的导热均匀性，保证陶瓷管烧结质量。
在本具体实施方式中，内支撑1的径向截面的圆心角大于180°，尽可能地增强内支撑1对陶瓷管坯料4的支撑作用，与外支撑2相互配合减少重力变形对陶瓷管坯料4的影响。
具体地，内支撑1的轴向长度较陶瓷管坯料4的轴向长度长，以确保内支撑1能够支撑收缩后的陶瓷管坯料4，同时为辅助支撑6提供安装空间，避免辅助支撑6影响陶瓷管坯料4烧结，辅助支撑6的数量为两组，两组辅助支撑6分别设置于内支撑1的轴向两端，辅助支撑6为可伸缩结构，利用辅助支撑6能够调整内支撑1的高度，使之能够支撑陶瓷管成品5，在实际生产中可根据生产需要具体调整内支撑1的高度，提高模具的适应性。
另外，内支撑1的外周面与轴向端面的连接处作倒圆角处理，避免内支撑1损伤陶瓷管坯料4的内壁，影响陶瓷管烧结质量。
更具体地，外支撑2包括定型支架201、支撑板202和异形滑块203，定型支架201具有安装槽204，支撑板202设置于安装槽204的侧壁上，支撑板202的数量为两块，两块支撑板202以陶瓷管坯料4的轴线对称设置，异形滑块203设置于安装槽204的底部，异形滑块203分别与定型支架201、支撑板202相抵，第二弧面段205位于异形滑块203的顶部；特制涂层3还包括平面段302，平面段302的数量为两段，第一弧面段301的两端分别与平面段302相连，平面段302分别与支撑板202、陶瓷管坯料4相抵。内支撑1位于外支撑2的顶部，内支撑1支撑陶瓷管成品5的顶部内壁，支撑板202能够支撑陶瓷管坯料4的外壁，在烧结完成后，陶瓷管坯料4收缩，异形滑块203与特制涂层3能够支撑陶瓷管成品5的底部外壁，保证陶瓷管的烧结质量。
在本发明的其他具体实施方式中，安装槽204的轴向截面为U形，安装槽204的开口宽度较安装槽204的底部宽度宽，以使得支撑板202与特制涂层3在陶瓷管坯料4收缩后仍能够支撑陶瓷管成品5，尽可能地消除重力变形对陶瓷管产生的影响。
为了节约生产成本，定型支架201、支撑板202、异形滑块203均由高强等静压石墨，堇青石，莫来石，氧化铝等材质中的一种或几种制成，以降低生产成本，减轻企业负担。
同理，外支撑2的轴向长度较陶瓷管坯料4的轴向长度长，确保外支撑2能够支撑陶瓷管坯料4以及陶瓷管成品5。
进一步地，特制涂层3的厚度为2-3mm，特制涂层3能够减小陶瓷管坯料4所受滑动摩擦力，特制涂层3的具体材质以及厚度可根据实际生产需求进行选择。
本发明的本发明的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，采用卧式烧结模式，内支撑1的外径与陶瓷管成品5内径相一致，进行烧结之前，内支撑1的轴线调整至与陶瓷管成品5轴线相同的位置，进行烧结时，陶瓷管坯料4在烧结过程中不断收缩，在陶瓷管坯料4收缩的过程中，特制涂层3同样随着陶瓷管坯料4的收缩而收缩，从而减小陶瓷管坯料4与特制涂层3之间的滑动摩擦力，将陶瓷管坯料4与外支撑2的相对运动转动为陶瓷管坯料4与特制涂层3的相对运动以及特制涂层3与外支撑2的相对运动，提高陶瓷管坯料4的受力均匀性；与此同时，陶瓷管坯料4烧结时，微观结构中由α固相向液相的转变会使得陶瓷管坯料4本身在重力影响下产生变形，而第二次相变后此类变形会变得不可逆转，本发明的外支撑2与内支撑1相配合在结构上消除重力变形对陶瓷管坯料4产生的影响，从而在第二次相变开始前将重力变形修正，空心的内支撑1与尺寸均一的外支撑2还能够保证烧结过程中不同位置温度的均一，从而在第二次相变完成后得到尺寸及密度均一的陶瓷管成品5。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：包括内支撑、外支撑、特制涂层，所述内支撑伸入陶瓷管坯料的中空部，所述内支撑与陶瓷管成品同轴设置，所述内支撑的外壁能够与陶瓷管成品的内壁相抵，所述内支撑的外径与陶瓷管成品的内径相匹配，所述内支撑的轴线与水平面相平行，所述内支撑连接有辅助支撑；所述外支撑承托陶瓷管坯料，所述特制涂层位于所述外支撑、陶瓷管坯料之间，所述特制涂层分别与所述外支撑、陶瓷管坯料相抵，所述特制涂层具有第一弧面段，所述外支撑具有第二弧面段，所述第一弧面段与所述第二弧面段、陶瓷管成品相抵，所述第一弧面段的内径与陶瓷管成品的外径相匹配；陶瓷管坯料由陶瓷材质制成，所述内支撑、所述外支撑由石墨材质、堇青石材质、莫来石材质或氧化铝制成，所述特制涂层由陶瓷材质或由陶瓷材质与下列材质中的一种或两种制成：氮化硼材质、石墨材质、堇青石材质、莫来石材质、氧化铝材质。
2.根据权利要求1所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述内支撑的径向截面为拱形。
3.根据权利要求2所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述内支撑的径向截面的圆心角大于180°。
4.根据权利要求1所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述内支撑的轴向长度较陶瓷管坯料的轴向长度长，所述辅助支撑的数量为两组，两组所述辅助支撑分别设置于所述内支撑的轴向两端。
5.根据权利要求1所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述内支撑的外周面与轴向端面的连接处作倒圆角处理。
6.根据权利要求1所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述外支撑包括定型支架、支撑板和异形滑块，所述定型支架具有安装槽，所述支撑板设置于所述安装槽的侧壁上，所述支撑板的数量为两块，两块支撑板以陶瓷管坯料的轴线对称设置，所述异形滑块设置于所述安装槽的底部，所述异形滑块分别与所述定型支架、所述支撑板相抵，所述第二弧面段位于所述异形滑块的顶部；所述特制涂层还包括平面段，所述平面段的数量为两段，所述第一弧面段的两端分别与所述平面段相连，所述平面段分别与所述支撑板、陶瓷管坯料相抵。
7.根据权利要求6所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述安装槽的轴向截面为U形，所述安装槽的开口宽度较所述安装槽的底部宽度宽。
8.根据权利要求6所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述定型支架、所述支撑板、所述异形滑块均由高强等静压石墨材质中制成。
9.根据权利要求6所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述外支撑的轴向长度较陶瓷管坯料的轴向长度长。
10.根据权利要求1-9任一项所述的适用于大长径比陶瓷管的烧结模具，其特征在于：所述特制涂层的厚度为2-3mm。
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