CN114768681A - 一种用于超硬复合材料的传压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于超硬复合材料的传压装置，可塑性腔体内设有导电传热管，导电传热管的两管端均封堵有导电传热片，导电传热管内设有与其同轴的多孔盐柱，多孔盐柱的各个孔内填充有超硬复合材料，各导电传热片分别与多孔盐柱的端部之间填充有盐片，可塑性腔体的两端表面中心位置处均开设有供导电传热管进入的通孔，导电传热管与两通孔均同轴设置，通孔处均密封设有抵接在导电传热片上的导电传压结构，通过设置多孔盐柱，在各个孔内均放入超硬复合材料，以同时制备多组成品，有效提高了生产效率，而且通过设置多孔盐柱和盐片，在高温高压的环境下呈熔融状，保证了各个成品在制备的过程中受压均匀，提高了产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及超硬复合材料技术领域，特别是涉及一种用于超硬复合材料的传压装置。
背景技术
现有技术中，金刚石、立方氮化硼、其他超硬及超硬复合材料的合成多采用六面顶压机，六面顶6个顶锤围成一个立方体形状，可以放置相应尺寸的传压介质腔体。六面顶压机工作时，6个顶锤作用在立方体传压介质上并在腔体内部产生高压。加载过程中，部分传压介质受到挤压，分布在6个顶锤之间介质在立方体的12条边处形成密封边。外部加载力一部分通过顶锤面直接作用在传压介质上，在高压腔内产生高压；另一部分作用在密封边区域，通过密封边材料的内摩擦力及其与顶锤的外表面之间的摩擦力共同构成对高压腔的密封。人们就是通过高压设备及合成腔体产生高压，并辅助加热产生材料合成的一种极限条件—高压、高温。
小直径复合片直径(8-16㎜)在市场的推广中有一定的优势，例如：平整性好、一致性好，加工余量小等。而目前合成小直径多采用小型六面顶压机，合成时小型六面顶压机合成腔体小，加热组件尺寸、静水压组件、保温组件等尺寸较小，合成腔体内的温度和压力梯度小且容易控制，合成出的复合片在沿径向方向的性能差异也比较小，合成出的小直径复合片稳定性较好。但是采用小缸径压机合成时单产较低，并且小缸径压机现有存量极少，几近淘汰，配件难寻。
专利文件CN212422294U公开了合成金刚石的石墨模具腔，本发明涉及金刚石合成技术领域的易耗品，名称是合成金刚石的石墨模具腔,它是白云山和叶腊石制成的具有空芯结构的模具腔本体，模具腔本体内部下面具有一个白云石制成的圆环,圆环内部具有圆环空芯，圆环外面是叶腊石制成的方形体,并且方形体向上延伸,方形体上面具有方形体空芯,圆环空芯向下的投影和方形体空芯向下的投影是一样的；圆环空芯和方形体空芯内侧面是平滑连接的。这样的合成金刚石的石墨模具腔具有可以提高生产效果、合成时间短的优点。但是受其自身结构的影响，不仅不能提高产量，而且其在顶锤传压的过程中，不可避免的容易造成顶压不均的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于超硬复合材料的传压装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置多孔盐柱，在各个孔内均放入超硬复合材料，以同时制备多组成品，有效提高了生产效率，而且通过设置多孔盐柱和盐片，在高温高压的环境下呈熔融状，保证了各个成品在制备的过程中受压均匀，提高了产品质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于超硬复合材料的传压装置，包括外形结构呈正多面体的可塑性腔体，所述可塑性腔体内设有导电传热管，所述导电传热管的两管端均封堵有导电传热片，所述导电传热管内设有与其同轴的多孔盐柱，所述多孔盐柱的各个孔内填充有超硬复合材料，各所述导电传热片分别与所述多孔盐柱的端部之间填充有盐片，所述可塑性腔体的两端表面中心位置处均开设有供所述导电传热管进入的通孔，所述导电传热管与两所述通孔均同轴设置，所述通孔处均密封设有抵接在所述导电传热片上的导电传压结构。
优选的，所述导电传压结构包括由所述通孔处至所述导电传热片处依次分布的导电堵片、密封部和导电传压片，所述密封部隔断所述导电传热管与外界的连接，所述导电堵片穿过所述密封部与所述导电传压片连接。
优选的，所述导电堵片与所述导电传压片之间连接有导电柱，所述密封部呈套接在所述导电柱和所述可塑性腔体内侧壁之间的环状结构。
优选的，所述导电柱连接在所述导电堵片和所述导电传压片的中心位置处。
优选的，所述导电传压片和所述导电传热片之间设有隔热片，所述导电传压片穿过所述隔热片与所述导电传热片连接。
优选的，所述隔热片呈环形结构，所述环形结构的内环处设有连接所述导电传压片和所述导电传热片的导电片。
优选的，所述导电片连接在所述导电传压片和所述导电传热片的中心位置处。
优选的，所述多孔盐柱的轴心穿设有与其等轴向的导电导热柱，所述多孔盐柱上的各孔均匀环绕在所述导电导热柱周围。
优选的，所述多孔盐柱和所述导电传热管沿轴向上均等分为多段，各段所述多孔盐柱和各段所述导电传热管一一对应。
优选的，所述可塑性腔体沿所述多孔盐柱的轴向上等分为多段，各段所述可塑性腔体与各段所述多孔盐柱一一对应。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
第一，可塑性腔体内设有导电传热管，导电传热管的两管端均封堵有导电传热片，导电传热管内设有与其同轴的多孔盐柱，多孔盐柱的各个孔内填充有超硬复合材料，各导电传热片分别与多孔盐柱的端部之间填充有盐片，可塑性腔体的两端表面中心位置处均开设有供导电传热管进入的通孔，导电传热管与两通孔均同轴设置，通孔处均密封设有抵接在导电传热片上的导电传压结构，其中，通过设置可塑性腔体，在顶压机工作时，顶锤作用在可塑性腔体外侧表面，其内部产生高压，且加载过程中，可塑性腔体的外侧表面受到挤压，分布在各顶锤之间的可塑性腔体的边缘形成密封结构，顶锤施加加载力一部分直接作用在可塑性腔体的外侧表面上，另一部分作用在密封结构处，通过密封结构的内摩擦力及顶锤与可塑性腔体外侧表面之间的摩擦力共同构成对可塑性腔体的密封，以保证可塑性腔体内部形成高温高压的环境，而且通过设置导电传压结构压制在通孔处的导电传热片上，以作用在顶锤和通孔处之间，保证导电传热管两端的传压导电效果，进一步的通过将多孔盐柱设置在导电传热管内侧，在成型的过程中，将其内各个孔内均填充超硬复合材料，以一次顶压制备多组超硬成品，进而提高了整个制作的效率，而且设置盐片封堵在导电传热管两端，那么在顶压的过程中，可塑性腔体的内部逐渐形成高温高压的环境，那么多孔盐柱和盐片形成熔融状，在压制孔内的超硬复合材料时，使得超硬复合材料表面受力更加均匀，提高了对其顶压效果，进而提高了超硬复合成品的生产质量。
第二，导电传压结构包括由通孔处至导电传热片处依次分布的导电堵片、密封部和导电传压片，密封部隔断导电传热管与外界的连接，导电堵片穿过密封部与导电传压片连接，通过设置密封部，以在顶压的过程中，可塑性腔体的内外形成隔断状态，以避免可塑性腔体内的压力外泄，保证可塑性腔体内部的高压环境，进而保证超硬复合材料的成型质量。
第三，导电堵片与导电传压片之间连接有导电柱，密封部呈套接在导电柱和可塑性腔体内侧壁之间的环状结构，通过设置导电柱连接导电堵片和导电传压片，使得两者保持电连接，进而通过环形结构的密封部密封在导电柱和可塑性腔体的内侧壁之间，以充分保证导电柱处的密封性。
第四，导电柱连接在导电堵片和导电传压片的中心位置处，由于通孔设置在可塑性腔体表面的中心位置处，进而通过导电柱在导电堵片和导电传压片中心位置上的确定，使得可塑性腔体设有通孔的表面在顶压的过程中，整体受力更加均匀，保证可塑性腔体内部超硬复合材料的受力均匀度。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构爆炸图；
图2为本发明半腔体结构剖视图；
图3为本发明两半腔体合并后示意图；
图4为本发明两半腔体分开时示意图；
图5为本发明多孔盐柱和导电传热管连接后的剖面图示例一；
图6为本发明多孔盐柱和导电传热管连接后的剖面图示例二；
图7为本发明多孔盐柱和导电传热管连接后的剖面图示例三；
图8为本发明多孔盐柱的另一示例的剖面图；
其中，1-导电堵片、2-密封部、3-导电传压片、4-导电片、5-隔热片、6-导电传热片、7-盐片、8-多孔盐柱、9-导电传热管、10-可塑性腔体、11-导电导热柱。
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用于超硬复合材料的传压装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置多孔盐柱，在各个孔内均放入超硬复合材料，以同时制备多组成品，有效提高了生产效率，而且通过设置多孔盐柱和盐片，在高温高压的环境下呈熔融状，保证了各个成品在制备的过程中受压均匀，提高了产品质量。
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至8，本实施例提供一种用于超硬复合材料的传压装置，包括外形结构呈正多面体的可塑性腔体10，其中可塑性腔体10采用叶腊石等制成，而且顶压机一般多采用六面顶压机，那么可塑性腔体10则整体呈正方体结构，可塑性腔体10内设有导电传热管9，导电传热管9的两管端均封堵有导电传热片6，导电传热管9内设有与其同轴的多孔盐柱8，如图5至7，多孔盐柱8的截面可以为多种结构，多孔盐柱8的各个孔内填充有超硬复合材料，各导电传热片6分别与多孔盐柱8的端部之间填充有盐片7，可塑性腔体10的两端表面中心位置处均开设有供导电传热管9进入的通孔，导电传热管9与两通孔均同轴设置，通孔处均密封设有抵接在导电传热片6上的导电传压结构，优选导电传热为石墨片，石墨片外径为
厚度为g，1㎜≤g≤2㎜，30㎜≤f≤130㎜，外径接导电传热管9内壁，盐片7外径为
厚度为i，1㎜≤i≤5㎜，外径接导电传热管9内壁，多孔盐柱8外径为
厚度为j，10㎜≤j≤60㎜，外径接导电传热管9内壁，导电传热管9为石墨管，石墨管外径为
内径为
高度为k，30㎜≤k≤130㎜，外径接可塑性腔体10的内侧壁。
其中，通过设置可塑性腔体10，在顶压机工作时，顶锤作用在可塑性腔体10外侧表面，其内部产生高压，且加载过程中，可塑性腔体10的外侧表面受到挤压，分布在各顶锤之间的可塑性腔体10的边缘形成密封结构，顶锤施加加载力一部分直接作用在可塑性腔体10的外侧表面上，另一部分作用在密封结构处，通过密封结构的内摩擦力及顶锤与可塑性腔体10外侧表面之间的摩擦力共同构成对可塑性腔体10的密封，以保证可塑性腔体10内部形成高温高压的环境，而且通过设置导电传压结构压制在通孔处的导电传热片6上，以作用在顶锤和通孔处之间，保证导电传热管9两端的传压导电效果，且可有效将顶锤所产生的压力传递到可塑性腔体10内部，进一步的通过将多孔盐柱8设置在导电传热管9内侧，在成型的过程中，将其内各个孔内均填充超硬复合材料，如小直径复合片等，以一次顶压制备多组超硬成品，进而提高了整个制作的效率，而且设置盐片7封堵在导电传热管9两端，那么在顶压的过程中，可塑性腔体10的内部逐渐形成高温高压的环境，那么多孔盐柱8和盐片7形成熔融状，在可塑性腔体10内保持静水压力，在压制孔内的超硬复合材料时，使得超硬复合材料表面受力更加均匀，提高了对其顶压效果，进而提高了超硬复合成品的生产质量。
且为保证导电传热管9与可塑性腔体10内侧壁的紧密连接，可塑性腔体10的内腔呈筒状结构，筒状结构与通孔同轴且等内径，导电传热管9与筒状结构同轴，且导电传热管9的外周壁与筒状结构的内周壁相接。
作为本发明优选的实施方式，导电传压结构包括由通孔处至导电传热片6处依次分布的导电堵片1、密封部2和导电传压片3，密封部2隔断导电传热管9与外界的连接，导电堵片1穿过密封部2与导电传压片3连接，通过设置密封部2，以在顶压的过程中，可塑性腔体10的内外形成隔断状态，以避免可塑性腔体10内的压力外泄，保证可塑性腔体10内部的高压环境，进而保证超硬复合材料的成型质量，其中，导电堵片1为导电钢圈，内部填充叶腊石，主要起导电的作用，导电钢圈直径为
高度为y，5㎜≤y≤10㎜，位于可塑性腔体10通孔处，且导电钢圈的外表面与可塑性腔体10的端面相平齐，且密封部2采用叶蜡石制作而成，既能够完成对可塑性腔体10的密封，又能保证在顶压的过程中形变，保证对超硬复合材料的均压效果。
进一步的，导电堵片1与导电传压片3之间连接有导电柱，导电柱为导电钢管，导电钢管呈便于顶压的薄壁状结构，其内部填充有叶蜡石，密封部2呈套接在导电柱和可塑性腔体10内侧壁之间的环状结构，通过设置导电柱连接导电堵片1和导电传压片3，使得两者保持电连接，进而通过环形结构的密封部2密封在导电柱和可塑性腔体10的内侧壁之间，以充分保证导电柱处的密封性，优选的，密封部2为叶腊石环。叶腊石环内径为
外径为
高度为y，5㎜≤c≤30㎜，内孔接导电钢圈，外径接可塑性腔体10的内侧壁，而且导电传压片3外径为
厚度为d，1㎜≤d≤10㎜，外径接可塑性腔体10内侧壁，上方接叶腊石环及导电钢圈。
其中，导电柱连接在导电堵片1和导电传压片3的中心位置处，由于通孔设置在可塑性腔体10表面的中心位置处，进而通过导电柱在导电堵片1和导电传压片3中心位置上的确定，使得可塑性腔体10设有通孔的表面在顶压的过程中，整体受力更加均匀，保证可塑性腔体10内部超硬复合材料的受力均匀度。
作为本发明优选的实施方式，导电传压片3和导电传热片6之间设有隔热片5，通过设置隔热片5，使得顶压作用下产生的高温聚集在可塑性腔体10内部，避免热量朝可塑性腔体10外侧散发，进而保证可塑性腔体10内部的高温环境，提高对超硬复合材料的成型质量，导电传压片3穿过隔热片5与导电传热片6连接，其中，隔热片5采用绝热材料，例如：氧化锆材料等。
进一步的，隔热片5呈环形结构，环形结构的内环处设有连接导电传压片3和导电传热片6的导电片4，其中，导电片4采用小石墨片制作，既能够导电又可作为加热片，小石墨片外径为
厚度为m，1㎜≤m≤5㎜，5㎜≤e≤50㎜，上方接导电传压片3，外接隔热片5的内周壁，隔热片5外径为
内径为
厚度为m，外径接可塑性腔体10内侧壁，内径接小石墨片外周侧。
其中，导电片4连接在导电传压片3和导电传热片6的中心位置处，由于通孔设置在可塑性腔体10表面的中心位置处，进而通过导电片4在导电传压片3和导电传热片6中心位置上的确定，使得可塑性腔体10设有通孔的表面在顶压的过程中，整体受力更加均匀，保证可塑性腔体10内部超硬复合材料的受力均匀度。
作为本发明优选的实施方式，多孔盐柱8的轴心穿设有与其等轴向的导电导热柱11，多孔盐柱8上的各孔均匀环绕在导电导热柱11周围，通过设置导电导热柱11，使得多孔盐柱8的轴心处也能够在顶压的过程中产生高温，以保证各个孔内超硬复合材料受热的均匀度。
进一步的，多孔盐柱8和导电传热管9沿轴向上均等分为多段，各段多孔盐柱8和各段导电传热管9一一对应，现有技术中一般将超硬复合材料作为一个整体来顶压，那么在顶压的过程中，超硬复合材料的中心位置处则不容易被充分压实，那么现在将多孔盐柱8和导电传热管9等分为多段，优选分为两段，在两导电传热管9和两多孔盐柱8的连接处，相对于超硬复合材料的整体结构，其更容易被压实，即完成对于超硬复合材料中心提高压实效果的作用。
而且，可塑性腔体10沿多孔盐柱8的轴向上等分为多段，各段可塑性腔体10与各段多孔盐柱8一一对应，相对于超硬复合材料的整体结构，其内侧的分体式结构的超硬复合材料更容易被压实，优选的，可塑性腔体10包括两个长方体结构状的半腔体，两个半腔体相对扣合，半腔体的上表面和下表面的中心处设置有通孔，两半腔体的通孔同轴心连通，其中，半腔体的长和宽均为a，半腔体的高为a/2，半腔体的上表面和下表面的尺寸为a×a，半腔体的其余各面的尺寸为a×a/2，中孔直径为
30㎜≤a≤150㎜，20㎜≤b≤130㎜。
具体如下举出实施例：
本实施例中，包括两个半腔体，两个半腔体相对扣合，半腔体为长方体，半腔体采用叶腊石制成，半腔体的长和宽均为a，a＝100㎜，半腔体的高为a/2，a/2＝50㎜，半腔体的上表面和下表面的尺寸为100㎜×100㎜，半腔体的其余各面的尺寸为100㎜×100㎜。半腔体的上表面和下表面的中心处设置有通孔，通孔的直径为b，b＝80㎜。导电钢圈，内部填充叶腊石，外径为
b＝80㎜，高度为y，y＝10㎜；叶腊石环内径为
外径为
内外径分别为c＝15㎜，b＝80㎜，厚度y＝10㎜；导电传压片3直径b＝80㎜，厚度d＝5㎜；连接导电传压片3和导电传热片6的小石墨片(4)外径为
e＝20㎜，厚度m＝2㎜；隔热片5为氧化锆材料外径为
内径为
厚度为m；作为导电传热片6的石墨片外径为
厚度为g，g＝1㎜,f＝78㎜；盐片7外径为
厚度为i，i＝2㎜；多孔盐柱8外径为
厚度为j，j＝30㎜；石墨管外径为
内径为
高度为k，k＝36㎜。假设多孔盐柱8孔径15毫米，如图8所示，并在多孔盐柱8内均布排列成17个孔，另设复合片组装片厚度设为4毫米，单孔沿轴向可放置15片，则单产数量约为n＝17×15＝255片。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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)
1.一种用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，包括外形结构呈正多面体的可塑性腔体，所述可塑性腔体内设有导电传热管，所述导电传热管的两管端均封堵有导电传热片，所述导电传热管内设有与其同轴的多孔盐柱，所述多孔盐柱的各个孔内填充有超硬复合材料，各所述导电传热片分别与所述多孔盐柱的端部之间填充有盐片，所述可塑性腔体的两端表面中心位置处均开设有供所述导电传热管进入的通孔，所述导电传热管与两所述通孔均同轴设置，所述通孔处均密封设有抵接在所述导电传热片上的导电传压结构。
2.根据权利要求1所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述导电传压结构包括由所述通孔处至所述导电传热片处依次分布的导电堵片、密封部和导电传压片，所述密封部隔断所述导电传热管与外界的连接，所述导电堵片穿过所述密封部与所述导电传压片连接。
3.根据权利要求2所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述导电堵片与所述导电传压片之间连接有导电柱，所述密封部呈套接在所述导电柱和所述可塑性腔体内侧壁之间的环状结构。
4.根据权利要求3所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述导电柱连接在所述导电堵片和所述导电传压片的中心位置处。
5.根据权利要求3或4所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述导电传压片和所述导电传热片之间设有隔热片，所述导电传压片穿过所述隔热片与所述导电传热片连接。
6.根据权利要求5所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述隔热片呈环形结构，所述环形结构的内环处设有连接所述导电传压片和所述导电传热片的导电片。
7.根据权利要求6所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述导电片连接在所述导电传压片和所述导电传热片的中心位置处。
8.根据权利要求7所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述多孔盐柱的轴心穿设有与其等轴向的导电导热柱，所述多孔盐柱上的各孔均匀环绕在所述导电导热柱周围。
9.根据权利要求8所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述多孔盐柱和所述导电传热管沿轴向上均等分为多段，各段所述多孔盐柱和各段所述导电传热管一一对应。
10.根据权利要求9所述的用于超硬复合材料的传压装置，其特征在于，所述可塑性腔体沿所述多孔盐柱的轴向上等分为多段，各段所述可塑性腔体与各段所述多孔盐柱一一对应。
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