CN113333745A - 一种具有气氛保护功能的粉末压制模具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粉末压制模具技术领域，具体涉及一种具有气氛保护功能的粉末压制模具及方法。其技术方案为：一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，包括阴模，阴模的一端连接有上压盖，上压盖内套设有上模冲，上模冲与上压盖之间连接有上模伸缩套，上模伸缩套套设在上模冲外；所述阴模的另一端连接有下压盖，下压盖内套设有下模冲，下模冲与下压盖之间连接有下模伸缩套，下模伸缩套套设在下模冲外；所述上压盖上设置有进气气口，进气气口通过带调速阀快接头与惰性气体气源连接，下压盖上设置有排气气口，排气气口通过带调速阀快接头与抽气装置连接。本发明提供了一种具有气氛保护功能的粉末压制模具及方法。
Description
技术领域
本发明属于粉末压制模具技术领域，具体涉及一种具有气氛保护功能的粉末压制模具及方法。
背景技术
粉末冶金工艺和陶瓷材料制备工艺一般由混料-成形-烧结三步组成，粉末(或称粉体)压制成形是最普遍的成形方法，相比混料过程和烧结过程，粉末的成形过程更容易暴露在空气中进行。然而粉末通常具有高比表面积和高活性，在空气中进行压制时，很容易使粉末材料发生氧化反应和吸附水汽等情况，导致粉末的氧含量或者其他杂质含量升高，影响粉末材料的烧结性能，甚至造成终产品的报废；一些活性较高的粉末材料还可能发生剧烈的氧化反应，导致粉末在空气中放热甚至自燃，造成安全隐患；同时，在粉末压制过程中还将产生局部的摩擦和温升，这会加剧氧化或者吸杂反应的程度。
利用惰性气体充填粉末的压制环境，可以使粉末材料有效隔绝空气，达到保护粉末材料不变质的目的。在实际生产和实验中，有通过将整套压制设备放置于惰性气氛保护的手套箱等装置中的实例；文献CN103042213A也公布了一种专用的气氛保护压制用手套箱。气氛保护手套箱的方式虽然可以减少粉末暴露在空气中的机会，但对于压制设备的改造、使用和维护成本高，尤其是大型压机的手套箱耗气量将很大；另外，人员在手套箱内的操作并不方便，有模具砸伤、压机压伤等安全隐患。
我们在生产和实验过程中希望既能实现粉末压制过程中的气氛保护，又能避免对压机设备等的高成本改造，所以考虑是否能够使用一种带有气氛保护功能的粉末压制模具。然而经市场咨询调研和相关文献检索，并未发现具有气氛保护功能的粉末压制模具的技术方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有气氛保护功能的粉末压制模具及方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，包括阴模，阴模的一端连接有上压盖，上压盖内套设有上模冲，上模冲与上压盖之间连接有上模伸缩套，上模伸缩套套设在上模冲外；所述阴模的另一端连接有下压盖，下压盖内套设有下模冲，下模冲与下压盖之间连接有下模伸缩套，下模伸缩套套设在下模冲外；所述上压盖上设置有进气气口，进气气口通过带调速阀快接头与惰性气体气源连接，下压盖上设置有排气气口，排气气口通过带调速阀快接头与抽气装置连接。
将粉末材料投入阴模内后，可通过抽气装置抽出模具内气体，并通过惰性气体气源向模具内充入惰性气体。从而在对粉末材料进行冲压的过程中，粉末材料始终处于气氛保护中。本发明的模具因为在粉末压制过程中能实现气氛保护功能，从而避免粉末材料在压制成形过程中氧含量或者其他杂质含量的升高，保证了半成品压坯的质量，进而有益于提高产品的最终质量。
作为本发明的优选方案，所述上压盖设置有上连通气口，下压盖上设置有下连通气口，上连通气口和下连通气口上均连接有带调速阀快接头，上连通气口上的带调速阀快接头和下连通气口上的带调速阀快接头之间通过气管连通。粉末压制过程中，上连通气口和下连通气口之间连接的气管可以保证模具上部与下部的气压相对平衡。
作为本发明的优选方案，所述上模伸缩套分别与上压盖和上模冲之间均连接有密封垫，下模伸缩套分别与下压盖和下模冲之间均连接有密封垫。密封垫能起到良好的密封作用，避免外部气体进入模具内。
作为本发明的优选方案，所述阴模与上压盖之间、阴模与下压盖之间均设置有密封圈。密封圈能将阴模的两端可靠密封，避免外界空气进入阴模。
作为本发明的优选方案，所述阴模与上压盖之间、阴模与下压盖之间均连接有卡扣。卡扣能将上压盖和下压盖可靠地压紧在阴模的两端，保证连接可靠性。
作为本发明的优选方案，所述阴模的内壁、上模冲的冲头、下模冲的冲头均采用模具钢或者硬质合金材料制作，保证上述部位具有足够的强度。
作为本发明的优选方案，还包括脱模块，下压盖的下段、下模冲和下模伸缩套套设于脱模块内，脱模块的上端与下压盖的台阶面接触。脱模块套入后，上模冲继续下压，此时脱模块对下压盖进行支撑，则下模伸缩套会在脱模块内被下模冲拉伸，且压坯能被推出阴模，实现脱模。
作为本发明的优选方案，所述脱模块上设置有用于与带调速阀快接头错开的开槽。脱模块上设置开槽，避免脱模块与带调速阀快接头干涉。
一种具有气氛保护功能的粉末压制方法，包括如下步骤：
S1：将粉末材料装入阴模中；
S2：抽出模具中的气体；
S3：向模具中充入惰性气体；
S4：循环2～3次步骤S2～S3；
S5：确认关闭进气气口上的调速阀，打开排气气口上的调速阀到合适程度；使上模冲相对于阴模移动，将粉末材料压制压坯；
S6：在下模冲上安装脱模块，上模冲继续下压，将压坯从阴模中顶出。
循环进行2～3次步骤S2～S3，能达到对模具内气氛的吹洗置换。粉末压制过程中上模冲相对阴模运动，上模伸缩套可以保证上模冲在相对运动压制的同时受气氛保护，排气气口上的调速阀调节合适大小，从而压缩过程中模具内多余的气体从排气气口排出。
作为本发明的优选方案，所述上压盖设置有上连通气口，下压盖上设置有下连通气口，上连通气口和下连通气口上均连接有带调速阀快接头，上连通气口上的带调速阀快接头和下连通气口上的带调速阀快接头之间通过气管连通；在步骤S4中，最后一次循环之前，关闭上连通气口和下连通气口上的调速阀；步骤S4完成后，打开上连通气口和下连通气口上的调速阀。
最后一次循环之前，关闭上连通气口和下连通气口上的调速阀，使抽气过程中的惰性气体强制通过阴模，这样可以更好的用惰性气氛置换粉体间隙的空气，气氛保护效果也更好。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过抽气装置抽出模具内气体，并通过惰性气体气源向模具内充入惰性气体。从而在对粉末材料进行冲压的过程中，粉末材料始终处于气氛保护中。本发明的模具因为在粉末压制过程中能实现气氛保护功能，从而避免粉末材料在压制成形过程中氧含量或者其他杂质含量的升高，保证了半成品压坯的质量，进而有益于提高产品的最终质量。
2.本发明无需对压机设备进行改造，对惰性保护气氛的耗气量小，操作上较为方便可靠。本发明的模具不仅适用于粉末冶金工艺和陶瓷制备工艺中需要气氛保护的粉末压制成形过程，而且还适用于部分火药、烟花、医药等领域中需要气氛保护的粉末压制成形过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是图2中A-A向的剖视图；
图4是本发明的左视图；
图5是图4中B-B向的剖视图。
图中，1-阴模；2-上压盖；3-上模冲；4-上模伸缩套；5-下压盖；6-下模冲；7-下模伸缩套；8-密封垫；9-卡扣；11-密封圈；21-进气气口；22-上连通气口；51-排气气口；52-下连通气口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1～图5所示，本实施例的具有气氛保护功能的粉末压制模具，包括阴模1，阴模1的一端连接有上压盖2，上压盖2内套设有上模冲3，上模冲3与上压盖2之间连接有上模伸缩套4，上模伸缩套4套设在上模冲3外；所述阴模1的另一端连接有下压盖5，下压盖5内套设有下模冲6，下模冲6与下压盖5之间连接有下模伸缩套7，下模伸缩套7套设在下模冲6外；所述上压盖2上设置有进气气口21，进气气口21通过带调速阀快接头与惰性气体气源连接，下压盖5上设置有排气气口51，排气气口51通过带调速阀快接头与抽气装置连接。抽气装置为负压抽气筒或真空泵。
为了保证密封性，所述上模伸缩套4分别与上压盖2和上模冲3之间均连接有密封垫8，下模伸缩套7分别与下压盖5和下模冲6之间均连接有密封垫8。密封垫8能起到良好的密封作用，避免外部气体进入模具内。所述阴模1与上压盖2之间、阴模1与下压盖5之间均设置有密封圈11。密封圈11能将阴模1的两端可靠密封，避免外界空气进入阴模1。
为了保证上压盖2和下压盖5均与阴模1可靠压紧，所述阴模1与上压盖2之间、阴模1与下压盖5之间均连接有卡扣9。卡扣9能将上压盖2和下压盖5可靠地压紧在阴模1的两端，保证连接可靠性。
将粉末材料投入阴模1内后，可通过抽气装置抽出模具内气体，并通过惰性气体气源向模具内充入惰性气体。从而在对粉末材料进行冲压的过程中，粉末材料始终处于气氛保护中。本发明的模具因为在粉末压制过程中能实现气氛保护功能，从而避免粉末材料在压制成形过程中氧含量或者其他杂质含量的升高，保证了半成品压坯的质量，进而有益于提高产品的最终质量。
本发明无需对压机设备进行改造，对惰性保护气氛的耗气量小，操作上较为方便可靠。本发明的模具不仅适用于粉末冶金工艺和陶瓷制备工艺中需要气氛保护的粉末压制成形过程，而且还适用于部分火药、烟花、医药等领域中需要气氛保护的粉末压制成形过程。
更进一步，所述上压盖2设置有上连通气口22，下压盖5上设置有下连通气口52，上连通气口22和下连通气口52上均连接有带调速阀快接头，上连通气口22上的带调速阀快接头和下连通气口52上的带调速阀快接头之间通过气管连通。粉末压制过程中，上连通气口22和下连通气口52之间连接的气管可以保证模具上部与下部的气压相对平衡。
其中，上模伸缩套4和下模伸缩套7的伸缩部分可以由高分子材料的软质伸缩管制成。上模伸缩套4的两端是能与上模冲3和上压盖2连接匹配的螺纹结构，下模伸缩套7的两端是能与下模冲6和下压盖5连接匹配的螺纹结构。从而上模伸缩套4分别与上模冲3和上压盖2螺纹连接，下模伸缩套7分别与下模冲6和下压盖5螺纹连接，上模伸缩套4和下模伸缩套7均连接可靠，且能提高密封性。上模伸缩套4和下模伸缩套7的两端部分的材料可以为金属材料或者硬质高分子材料。
所述上压盖2和下压盖5的材料可以为金属材料或者硬质高分子材料。
所述阴模1的内壁、上模冲3的冲头和下模冲6的冲头均采用模具钢或者硬质合金材料制作，保证上述部位具有足够的强度。阴模1、上模冲3和下模冲6其他部分可采用能够与之配合或者焊接的金属材料，材料强度满足压制压强要求即可。也可以将阴模1、上模冲3、下模冲6均整体采用模具钢或者硬质合金材料。
本发明的模具可以为下模冲6固定，上模冲3位移运动的单向压制。脱模方式可以为上模冲3顶出压坯。下模冲6冲杆长度能满足在阴模1内固定位置，保证装粉和压制，上模冲3冲杆长度能满足压制和脱模的位移行程。
脱模时采用脱模块，脱模块为中空的筒状结构，下压盖5的下段、下模冲6和下模伸缩套7套设于脱模块内，脱模块的上端与下压盖5的台阶面接触。脱模块套入后，上模冲3继续下压，此时脱模块对下压盖5进行支撑，则下模伸缩套7会在脱模块内被下模冲6拉伸，且压坯能被推出阴模1，实现脱模。
本发明也可以垫高阴模1限位，适当增加下模冲6冲杆长度，达到上模冲3和下模冲6分别相对阴模1的位移运动，可实现双向压制，以及实现下模冲6顶出压坯的脱模方式。
脱模块的材质可以使用金属或硬质高分子材料，以满足脱模力的需求即可。脱模块外周与下压盖5外周的尺寸相配合。脱模块与下压盖5配合的一端开合适的开槽，开槽的位置与压盖上气口位置相适合，开槽的尺寸能满足带调速阀快接头不会阻碍脱模块安装，避免脱模块与带调速阀快接头干涉。
一种具有气氛保护功能的粉末压制方法，包括如下步骤：
S1：按图1和图2所示将除上模冲3以外的模具零部件进行装配，螺纹连接处拧紧且卡扣9锁紧；打开上连通气口22和下连通气口52上的调速阀，关闭进气气口21和排气气口51上的调速阀，将进气气口21上的带调速阀快接头与惰性气体气源连接，将排气气口51上的带调速阀快接头与抽气装置连接；将粉末材料从阴模1上端倒入阴模1中，将上模冲3装入阴模1；
S2：打开排气气口51上的调速阀，利用抽气装置抽出模具中的气体，关闭排气气口51上的调速阀；
S3：打开进气气口21上的调速阀，利用惰性气体气源向模具中充入惰性气体；
S4：循环2～3次步骤S2～S3，对模具内气氛进行充分吹洗置换；最后一次循环之前，关闭上连通气口22和下连通气口52上的调速阀；
S5：打开上连通气口22和下连通气口52上的调速阀，确认关闭进气气口21上的调速阀，移除排气气口51上的抽气装置，将排气气口51上的调速阀打开到合适程度；使上模冲3相对于阴模1移动，将粉末材料压制压坯，关闭排气气口51上的调速阀；
S6：在下模冲6上安装脱模块，上模冲3继续下压，将压坯从阴模1中顶出；在压机上进行脱模，使上模冲3继续行程，将压坯从阴模1中顶出；脱模时模具可以正置，也可以倒置；脱模过程中如果上模伸缩套4和下模伸缩套7内的气体量不够，可以打开进气气口21上的调速阀，向模具中充入适量惰性气体；脱模完成后，将下压盖5与阴模1的卡扣9松开，拆开模具，即可取出压坯。
循环进行2～3次步骤S2～S3，能达到对模具内气氛的吹洗置换。粉末压制过程中上模冲3相对阴模1运动，上模伸缩套4可以保证上模冲3在相对运动压制的同时受气氛保护，排气气口51上的调速阀调节合适大小，从而压缩过程中模具内多余的气体从排气气口51排出。
最后一次循环之前，关闭上连通气口22和下连通气口52上的调速阀，使抽气过程中的惰性气体强制通过阴模1，这样可以更好的用惰性气氛置换粉体间隙的空气，气氛保护效果也更好。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，包括阴模(1)，阴模(1)的一端连接有上压盖(2)，上压盖(2)内套设有上模冲(3)，上模冲(3)与上压盖(2)之间连接有上模伸缩套(4)，上模伸缩套(4)套设在上模冲(3)外；所述阴模(1)的另一端连接有下压盖(5)，下压盖(5)内套设有下模冲(6)，下模冲(6)与下压盖(5)之间连接有下模伸缩套(7)，下模伸缩套(7)套设在下模冲(6)外；所述上压盖(2)上设置有进气气口(21)，进气气口(21)通过带调速阀快接头与惰性气体气源连接，下压盖(5)上设置有排气气口(51)，排气气口(51)通过带调速阀快接头与抽气装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述上压盖(2)设置有上连通气口(22)，下压盖(5)上设置有下连通气口(52)，上连通气口(22)和下连通气口(52)上均连接有带调速阀快接头，上连通气口(22)上的带调速阀快接头和下连通气口(52)上的带调速阀快接头之间通过气管连通。
3.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述上模伸缩套(4)分别与上压盖(2)和上模冲(3)之间均连接有密封垫(8)，下模伸缩套(7)分别与下压盖(5)和下模冲(6)之间均连接有密封垫(8)。
4.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述阴模(1)与上压盖(2)之间、阴模(1)与下压盖(5)之间均设置有密封圈(11)。
5.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述阴模(1)与上压盖(2)之间、阴模(1)与下压盖(5)之间均连接有卡扣(9)。
6.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述阴模(1)的内壁、上模冲(3)的冲头、下模冲(6)的冲头均采用模具钢或者硬质合金材料制作。
7.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，还包括脱模块，下压盖(5)的下段、下模冲(6)和下模伸缩套(7)套设于脱模块内，脱模块的上端与下压盖(5)的台阶面接触。
8.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制模具，其特征在于，所述脱模块上设置有用于与带调速阀快接头错开的开槽。
9.根据权利要求1所述的模具的粉末压制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将粉末材料装入阴模(1)中；
S2：抽出模具中的气体；
S3：向模具中充入惰性气体；
S4：循环2～3次步骤S2～S3；
S5：确认关闭进气气口(21)上的调速阀，打开排气气口(51)上的调速阀；使上模冲(3)相对于阴模(1)移动，将粉末材料压制压坯；
S6：在下模冲(6)上安装脱模块，上模冲(3)继续下压，将压坯从阴模(1)中顶出。
10.根据权利要求1所述的一种具有气氛保护功能的粉末压制方法，其特征在于，所述上压盖(2)设置有上连通气口(22)，下压盖(5)上设置有下连通气口(52)，上连通气口(22)和下连通气口(52)上均连接有带调速阀快接头，上连通气口(22)上的带调速阀快接头和下连通气口(52)上的带调速阀快接头之间通过气管连通；在步骤S4中，最后一次循环之前，关闭上连通气口(22)和下连通气口(52)上的调速阀；步骤S4完成后，打开上连通气口(22)和下连通气口(52)上的调速阀。
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