CN113715396A - 粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末状材料压制成型技术领域，具体涉及一种粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法。该粉末状材料单向压制成型的装置包括底座、模套、上冲和抽真空装置；其中，模套设有中心通道，中心通道垂直于底座的顶面，模套与底座密封连接；上冲插入中心通道的上部并于中心通道内上下移动，且与中心通道保持密封；抽真空装置连接于上冲；底座的顶面和上冲的底面于中心通道内形成粉末状材料的成型腔。本发明能够充分去除粉末状材料间隙中残留的空气分子，有效提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

Description

粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法。

背景技术

对成型质量要求高粉末状材料压制成型产品，因粉末状材料间存在间隙，压制成型过程中需将间隙间的空气挤压排出，实践证明，粉末状材料压制成型后的密度越高，压制成型的产品质量越好，越能更好地满足其特殊的应用需求。

然而，现有粉末状材料压制成型装置仅能通过装置间的间隙进行被动排气，排气并不完全，存在密度不稳定等问题；而且压制成型后的材料由于间隙间存在空气分子残留，泄压后空气分子重新膨胀，会导致外形尺寸发生变化，产品质量不稳定。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法，用以提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

本发明提供一种粉末状材料单向压制成型的装置，包括：

底座；

模套，模套设有中心通道，中心通道垂直于底座的顶面，模套的底面与底座的顶面密封连接；

上冲，上冲自下而上依次设有上冲冲头、上冲插入段和上冲外露段，上冲冲头和上冲插入段均插入中心通道的上部，并于中心通道内上下移动，上冲插入段与中心通道保持密封；上冲的内部开设有排气通道；

抽真空装置，抽真空装置连接于上冲外露段，抽真空装置的抽气通道与排气通道相连通；

底座的顶面和上冲冲头的底面于中心通道内形成粉末状材料的成型腔，成型腔与排气通道相连通。

本技术方案通过抽真空装置的设置，能够充分抽出粉末状材料间隙中残留的空气分子，提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

在其中一些实施例中，粉末状材料单向压制成型的装置还包括：

保温套，保温套套设于模套的外壁，保温套的内腔与模套的外壁之间形成保温腔；

加热装置，加热装置与保温套连接，加热装置的传热通道与保温腔相连通。

本技术方案通过加热装置的设置，增强空气分子的动能，促使粉末状材料间隙中残留的空气分子被抽出。

在其中一些实施例中，上冲的排气通道包括：

一轴向排气孔，轴向排气孔与中心通道的方向一致，轴向排气孔与抽真空装置的抽气通道相连通；轴向排气孔靠近上冲的顶端处装设有堵头；

若干径向排气孔，径向排气孔垂直于轴向排气孔，径向排气孔与轴向排气孔和成型腔均连通，径向排气孔开设于上冲冲头与上冲插入段之间。

本技术方案通过轴向排气孔和径向排气孔的设置，实现成型腔与抽气通道的连通。

在其中一些实施例中，抽真空装置包括真空泵和连接于真空泵的抽真空接头，抽真空接头与上冲外露段连接。本技术方案实现抽真空装置与上冲的连接，进而实现对成型腔的抽真空功能。

在其中一些实施例中，抽真空接头包括依次连接的阀门接头、螺纹直通球阀和真空泵接管嘴，真空泵接管嘴与真空泵连接，阀门接头与上冲外露段连接。本技术方案通过螺纹直通球阀的设置，实现对真空泵的吸力大小的调节功能。

在其中一些实施例中，加热装置包括加热泵和连接于加热泵两端的两个传热接头，两个传热接头分别与保温套连接。本技术方案实现加热装置与保温套的连接，进而实现对模套的加热功能，确保成型腔的温度。

在其中一些实施例中，每一传热接头包括依次连接的转接头、快速接头和循环泵接头，循环泵接头与加热泵连接，转接头与保温套连接。

在其中一些实施例中，底座上设有成型凸台，中心通道的下端套设于成型凸台的外壁。

本发明还提供了一种采用上述粉末状材料单向压制成型的装置进行压制成型的方法，包括以如下步骤：

预热步骤，用于在粉末状材料未放入粉末状材料单向压制成型的装置前，对模套、上冲及粉末状材料进行预热；

抽真空步骤，用于将预热好的粉末状材料放入模套内进行抽真空，直至真空泵的压力值稳定；

压制成型步骤，真空泵的压力值稳定后，上冲向下移动压制粉末状材料成型。

本技术方案在粉末状材料的单向压制成型过程中实现了抽真空的功能，提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

在其中一些实施例中，在抽真空步骤和压制成型步骤中，对模套进行持续加热。本技术方案在粉末状材料的单向压制成型过程中实现了加热的功能，促使粉末状材料间隙中残留的空气分子被抽出。

基于上述技术方案，本发明实施例中的粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法，能够充分去除粉末状材料间隙中残留的空气分子，有效提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的粉末状材料单向压制成型的装置的立体图；

图2为本发明的粉末状材料单向压制成型的装置的结构示意图。

图中：

1、底座；11、密封垫；12、成型凸台；2、模套；21、中心通道；22、成型腔；3、上冲；31、上冲冲头；32、上冲插入段；33、上冲外露段；34、排气通道；341、轴向排气孔；342、径向排气孔；35、堵头；36、第一密封圈；4、抽真空接头；401、抽气通道；41、阀门接头；42、螺纹直通球阀；43、真空泵接管嘴；5、保温套；51、保温腔；52、第二密封圈；6、传热接头；601、传热通道；61、转接头；62、快速接头；63、循环泵接头；64、第三密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图2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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，或一体地连接；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。

如图1、图2所示，本发明的粉末状材料单向压制成型的装置，包括底座1、模套2、上冲3和抽真空装置。其中，

模套2设有中心通道21，中心通道21垂直于底座1的顶面，模套2的底面与底座1的顶面通过密封垫11和紧固件进行密封连接。

上冲3自下而上依次设有上冲冲头31、上冲插入段32和上冲外露段33。上冲冲头31和上冲插入段32均插入中心通道21的上部，并于中心通道21内上下移动，上冲插入段32与中心通道21保持密封。上冲3的内部开设有排气通道34。

可以理解的是，上冲冲头31和上冲插入段32与中心通道21之间为间隙配合，以使上冲3与模套2之间能够相对移动；上冲插入段32的外周面装有第一密封圈36，用于实现上冲3与中心通道21之间的动密封。本实施例中第一密封圈36的数量为两个，以保证动密封性能的稳定性；但可以理解的是，本发明并不以此为限，本领域技术人员可根据实际需要灵活设置。

抽真空装置连接于上冲外露段33，抽真空装置的抽气通道401与排气通道34相连通。可以理解的是，在上冲3的上下移动过程中，抽真空装置始终不会与模套2或其它部件发生干涉。

底座1的顶面和上冲冲头31的底面于中心通道21内形成粉末状材料的成型腔22，成型腔22与排气通道34相连通。

进一步说明，抽真空装置经抽气通道401和排气通道34对成型腔22进行主动抽真空。可以理解的是，成型腔22属于中心通道21腔体的一部分，成型腔22的高度随上冲3的上下移动而变化，用以限制粉末状材料的成型空间。

上述示意性实施例，通过抽真空装置的设置，能够充分抽出粉末状材料间隙中残留的空气分子，提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

在一些实施例中，粉末状材料单向压制成型的装置还包括保温套5和加热装置。保温套5套设于模套2的外壁，保温套5的内腔与模套2的外壁之间形成保温腔51。进一步地，保温套5和模套2之间通过第二密封圈52和紧固件进行密封连接，以确保保温腔51的密封性。加热装置与保温套5连接，加热装置的传热通道601与保温腔51相连通。

进一步说明，加热装置经传热通道601和保温腔51对模套2进行加热，进而实现对成型腔22的加热。保温套5采用非金属材料制成，以减缓热量流失。

上述示意性实施例，通过加热装置的设置，增强空气分子的动能，促使粉末状材料间隙中残留的空气分子被抽出。

在一些实施例中，上冲3的排气通道34包括一轴向排气孔341和若干径向排气孔342。其中，

轴向排气孔341与中心通道21的方向一致，轴向排气孔341与抽真空装置的抽气通道401相连通。轴向排气孔341靠近上冲3的顶端处装设有堵头35，用于保证轴向排气孔341在上冲3顶端处的密封性。

径向排气孔342垂直于轴向排气孔341，径向排气孔342与轴向排气孔341和成型腔22均连通，径向排气孔341开设于上冲冲头31与上冲插入段32之间。可以理解的是，径向排气孔342可以根据成型腔22的抽真空需要设置若干条。

上述示意性实施例，通过轴向排气孔341和径向排气孔342的设置，实现成型腔22与抽气通道401的连通。

在一些实施例中，抽真空装置包括真空泵和连接于真空泵的抽真空接头4，抽真空接头4与上冲外露段33连接。该示意性实施例，实现抽真空装置与上冲3的连接，进而实现对成型腔22的抽真空功能。

在一些实施例中，抽真空接头4包括依次连接的阀门接头41、螺纹直通球阀42和真空泵接管嘴43，真空泵接管嘴43与真空泵连接，阀门接头41与上冲外露段33连接。该示意性实施例，通过螺纹直通球阀42的设置，实现对真空泵的吸力大小的调节功能，防止抽真空压力过大造成粉末状材料飞溅，确保平稳对成型腔22进行抽真空。

在一些实施例中，加热装置包括加热泵和连接于加热泵两端的两个传热接头6，两个传热接头6分别与保温套5连接。加热介质经一传热接头6流入保温腔51，再经另一传热接头6流出，然后流经加热泵加热后再次进入保温腔51；如此循环往复，以通过保温腔51对模套2进行加热，进而保证成型腔22的温度。进一步地，两个传热接头6对向连接于保温套5的远端，确保加热介质与保温腔51之间充分进行热交换。该示意性实施例，实现加热装置与保温套5的连接，进而实现对模套2的加热功能，确保成型腔22的温度。

在一些实施例中，每一传热接头6包括依次连接的转接头61、快速接头62和循环泵接头63，循环泵接头63与加热泵连接，转接头61与保温套5连接。进一步地，转接头6与保温套5之间通过第三密封圈64和紧固件进行密封连接；快速接头62的设置可以实现加热介质的快速接通和关闭。

在一些实施例中，底座1上设有成型凸台12，中心通道21的下端套设于成型凸台12的外壁。该示意性实施例，便于底座1与模套2之间的装配定位。

本发明还提供一种采用上述粉末状材料单向压制成型的装置进行压制成型的方法，包括以下步骤：

(1)预热步骤，用于在粉末状材料未放入粉末状材料单向压制成型的装置前，对模套2、上冲3及粉末状材料进行预热。

进一步说明，使用时先将底座1和模套2连接好，再安装保温套5及两个传热接头6，将传热接头6与加热泵连接，启动加热泵对模套2进行预热；在上冲3上安装好第一密封圈36、堵头35、抽真空接头4，在烘箱内对上冲3及粉末状材料进行预热，直到规定温度。

(2)抽真空步骤，用于将预热好的粉末状材料放入模套2内进行抽真空，直至真空泵的压力值稳定。

进一步说明，将抽真空接头4连接至真空泵，启动真空泵对成型腔22进行抽真空。需要注意的是，需缓慢打开螺纹直通球阀42，防止压力过大造成粉末状材料飞溅，确保平稳对成型腔22进行抽真空。

(3)压制成型步骤，真空泵的压力值稳定后，上冲3向下移动压制粉末状材料成型。

进一步说明，材料压制成型完成后，需拆下底座1，利用上冲3进行产品的退模工作；退模后从模套2的上部取出上冲3，重复上述(1)-(3)步骤进行下一次作业。

上述示意性实施例，在粉末状材料的单向压制成型过程中实现了对成型腔22的抽真空功能，能够充分抽出粉末状材料间隙中残留的空气分子，提升压制成型后的材料的密度和产品质量。

在一些实施例中，在抽真空步骤和压制成型步骤中，对模套2进行持续加热。该示意性实施例，在粉末状材料的单向压制成型过程中实现了对成型腔22的加热功能，促使粉末状材料间隙中残留的空气分子被抽出。

通过对本发明的粉末状材料单向压制成型的装置及压制成型的方法的多个实施例的说明，可以看到本发明至少具有以下一种或多种优点：

1、通过抽真空装置和加热装置的设置，能够充分去除粉末状材料间隙中残留的空气分子，有效提升压制成型后的材料的密度和产品质量；

2、本发明结构简单、使用方便、实用性强、易于操作与控制。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，包括：

底座；

模套，所述模套设有中心通道，所述中心通道垂直于所述底座的顶面，所述模套的底面与所述底座的顶面密封连接；

上冲，所述上冲自下而上依次设有上冲冲头、上冲插入段和上冲外露段，所述上冲冲头和所述上冲插入段均插入所述中心通道的上部，并于所述中心通道内上下移动，所述上冲插入段与所述中心通道保持密封；所述上冲的内部开设有排气通道；

抽真空装置，所述抽真空装置连接于所述上冲外露段，所述抽真空装置的抽气通道与所述排气通道相连通；

所述底座的顶面和所述上冲冲头的底面于所述中心通道内形成粉末状材料的成型腔，所述成型腔与所述排气通道相连通。

2.根据权利要求1所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，还包括：

保温套，所述保温套套设于所述模套的外壁，所述保温套的内腔与所述模套的外壁之间形成保温腔；

加热装置，所述加热装置与所述保温套连接，所述加热装置的传热通道与所述保温腔相连通。

3.根据权利要求1所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，所述上冲的所述排气通道包括：

一轴向排气孔，所述轴向排气孔与所述中心通道的方向一致，所述轴向排气孔与所述抽真空装置的抽气通道相连通；所述轴向排气孔靠近所述上冲的顶端处装设有堵头；

若干径向排气孔，所述径向排气孔垂直于所述轴向排气孔，所述径向排气孔与所述轴向排气孔和所述成型腔均连通，所述径向排气孔开设于所述上冲冲头与所述上冲插入段之间。

4.根据权利要求1所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，所述抽真空装置包括真空泵和连接于所述真空泵的抽真空接头，所述抽真空接头与所述上冲外露段连接。

5.根据权利要求4所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，所述抽真空接头包括依次连接的阀门接头、螺纹直通球阀和真空泵接管嘴，所述真空泵接管嘴与所述真空泵连接，所述阀门接头与所述上冲外露段连接。

6.根据权利要求2所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，所述加热装置包括加热泵和连接于所述加热泵两端的两个传热接头，两个所述传热接头分别与所述保温套连接。

7.根据权利要求6所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，每一所述传热接头包括依次连接的转接头、快速接头和循环泵接头，所述循环泵接头与所述加热泵连接，所述转接头与所述保温套连接。

8.根据权利要求1所述的粉末状材料单向压制成型的装置，其特征在于，所述底座上设有成型凸台，所述中心通道的下端套设于所述成型凸台的外壁。

9.采用如权利要求1-8任一项所述的粉末状材料单向压制成型的装置进行压制成型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

预热步骤，用于在所述粉末状材料未放入所述粉末状材料单向压制成型的装置前，对所述模套、所述上冲及所述粉末状材料进行预热；

抽真空步骤，用于将预热好的所述粉末状材料放入所述模套内进行抽真空，直至所述真空泵的压力值稳定；

压制成型步骤，所述真空泵的压力值稳定后，所述上冲向下移动压制所述粉末状材料成型。

10.根据权利要求9所述的压制成型的方法，其特征在于，在所述抽真空步骤和所述压制成型步骤中，对所述模套进行持续加热。

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