CN115229183B - 一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多腔烧结模具，尤其涉及一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具。本发明提供一种能够快速将钛合金粉末均匀分散且操作简单的制备生物医用钛合金的多腔烧结模具。一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，包括有模具本体、隔热筒、下压架、挤压弹簧和上压板等，模具本体内均匀开有放料槽，模具本体顶部内侧均匀固定有隔热筒，隔热筒之间滑动式设有下压架，隔热筒内部与下压架之间均连接有挤压弹簧，下压架上均匀连接有能够将钛合金粉末压实的上压板。通过将钛合金粉末加入放料槽内，然后直接通过上压板进行挤压，便可实现对钛合金粉末的压实，操作简单快速。

Description

一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具

技术领域

本发明涉及一种多腔烧结模具，尤其涉及一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具。

背景技术

钛合金由于其高的比强度，低模量，优良的生物相容性，耐腐蚀，作为结构材料已被广泛应用于航空航天、汽车、潜水与医疗植入体，针对钛合金的制备，一般需要先将钛合金粉装入模具中，并施加压力压实，而后通过烧结设备进行烧结，使钛合金粉末间互相连接并导电，在交变电磁场作用下逐层实现粉末快速加热，最终得到完整烧结体。

公开号为CN112453396A的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具及烧结方法，多腔烧结模具不仅可以实现一次烧结多个样品，显著提高烧结效率，降低烧结成本，还能有效降低烧结温度和烧结电流，提高模具和设备使用寿命。克服了传统真空熔炼法制备生物医用钛合金材料过程中出现的成分偏析、组织不均匀及疏松、缩孔等缺陷，利用放电等离子烧结升降温速度快、烧结时间短等特点，有效抑制材料在烧结过程中的晶粒长大，实现对材料组织的控制与优化。通过该方法制备的钛合金具有成分和组织均匀、晶粒细小、弹性模量低、致密度高等优点，同时该方法工艺简单、操作简单、成本低廉，有利于实现新型β型生物医用钛合金的高效率、低成本、高性能化批量制备。

该制备生物医用钛合金的多腔烧结模具及烧结方法在进行钛合金的烧结时，需要将钛合金粉末放置在上压头与下压头之间，操作起来需要从下到上一层一层放置，较为麻烦，且在钛合金粉末加入圆形型腔内时，钛合金粉末容易堆积在一处，因上压头底面为平面，上压头直接装入腔内无法使钛合金粉末快速均匀分散。

如何设计一种能够快速将钛合金粉末均匀分散且操作简单的制备生物医用钛合金的多腔烧结模具是本专利需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有的多腔烧结模具操作较为麻烦，且无法使钛合金粉末快速均匀分散在腔内的缺点，本发明的技术问题是：提供一种能够快速将钛合金粉末均匀分散且操作简单的制备生物医用钛合金的多腔烧结模具。

技术方案为：一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，包括有模具本体、隔热筒、下压架、挤压弹簧和上压板，模具本体内均匀开有放料槽，模具本体顶部内侧均匀固定有隔热筒，隔热筒之间滑动式设有下压架，隔热筒内部与下压架之间均连接有挤压弹簧，下压架上均匀连接有能够将钛合金粉末压实的上压板，模具本体上开有测温孔，还包括有整平机构，上压板上设有能够将钛合金粉快速整平的整平机构。

更为优选的是，还包括有方便定位上压板的定位机构，定位机构包括有隔热框、棘齿条、复位弹簧和卡板，模具本体顶部内侧对称固定连接有隔热框，隔热框内均滑动式设有能够间接固定上压板的棘齿条，棘齿条与相近的隔热框之间均连接有两根复位弹簧，下压架两侧均固接有卡板，卡板向下移动均能够与棘齿条接触。

更为优选的是，整平机构包括有活动板、顶杆和压缩弹簧，上压板底部均连接有能够将钛合金粉末整平的活动板，活动板呈锥形，上压板内均滑动式设有顶杆，顶杆均与下压架滑动式相连，顶杆与下压架之间均连接有压缩弹簧，顶杆均与相近的活动板接触。

更为优选的是，还包括有测压机构，测压机构包括有支撑架、刻度表、指针和耐高温弹簧，模具本体顶部内侧均匀固定连接有三个支撑架，支撑架的两侧上均固定连接有刻度表，支撑架上均滑动式设有指针，指针均与相近的刻度表接触，指针与相近的支撑架之间均连接有耐高温弹簧，下压架向下移动能够与指针接触。

更为优选的是，还包括有弹出机构，弹出机构包括有下压板和回力弹簧，模具本体内均匀滑动式设有能够将钛合金推出的下压板，下压板均位于相近的放料槽内部，下压板与模具本体之间均连接有回力弹簧。

更为优选的是，还包括有检测机构，检测机构包括有支撑块和检测杆，模具本体外壁两侧均固定连接有两个支撑块，一侧的支撑块之间与另一侧的支撑块之间均连接有能够根据温度变换颜色的检测杆。

更为优选的是，还包括有隔热防滑垫，检测杆两侧均套有隔热防滑垫，方便人们手握隔热防滑垫拿取本装置，避免打滑。

更为优选的是，还包括有隔热垫，模具本体底部外侧均匀连接有隔热垫。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、通过将钛合金粉末加入放料槽内，然后直接通过上压板进行挤压，便可实现对钛合金粉末的压实，操作简单快速；

2、因活动板的形状为锥形，能够在与放料槽内的钛合金粉末接触时，通过自身形状的原因将钛合金粉末快速向外分散，使钛合金粉末充满放料槽内，避免挤压不均匀；

3、在下压架带着上压板下压时，能够推着指针下移，通过指针对齐刻度表上的数值便可得知上压板下压的深度，以方便人们根据数据得知钛合金粉末是否压实；

4、在下压板的作用下，在钛合金完成烧结后，能够将钛合金推出，以方便人们取出钛合金，避免人工操作导致钛合金受损；

5、在钛合金粉末进行烧结时，检测杆会呈红色状态，在烧结完毕，根据检测杆的颜色可得知钛合金是否冷却完毕，避免冷却不充分钛合金难以脱模；

6、隔热垫能够在本装置高温时，避免模具本体直接与地面接触而导致地面受损。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的第一种局部剖视图。

图3为本发明的第二种局部剖视图。

图4为本发明的定位机构立体结构示意图。

图5为本发明的定位机构局部剖视。

图6为本发明的测压机构立体结构示意图。

图7为本发明的测压机构部分立体结构示意图。

图8为本发明的整平机构立体结构示意图。

图9为本发明的弹出机构立体结构示意图。

图10为本发明的检测机构立体结构示意图。

图11为本发明的隔热防滑垫的立体结构示意图。

附图中各零部件的标记如下：1、模具本体，2、放料槽，3、隔热筒，4、下压架，41、挤压弹簧，5、上压板，6、定位机构，60、隔热框，61、棘齿条，62、复位弹簧，63、卡板，7、测压机构，70、支撑架，71、刻度表，72、指针，73、耐高温弹簧，8、整平机构，80、活动板，81、顶杆，82、压缩弹簧，9、弹出机构，90、下压板，91、回力弹簧，10、检测机构，100、支撑块，101、检测杆，11、隔热垫，12、隔热防滑垫，13、测温孔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，在图1-3中示出，包括有模具本体1、隔热筒3、下压架4、挤压弹簧41、上压板5、定位机构6和整平机构8，模具本体1内均匀开有七个放料槽2，模具本体1顶部内侧均匀固定有三个隔热筒3，隔热筒3之间滑动式设有下压架4，隔热筒3内部与下压架4之间均连接有挤压弹簧41，下压架4上均匀连接有七块能够将钛合金粉末压实的上压板5，模具本体1右前侧开有测温孔13，模具本体1上设有方便定位上压板5的定位机构6，上压板5上设有能够将钛合金粉快速整平的整平机构8。

在图1、图2、图4和图5中示出，定位机构6包括有隔热框60、棘齿条61、复位弹簧62和卡板63，模具本体1顶部内侧前后对称固定连接有隔热框60，隔热框60内均滑动式设有能够间接固定上压板5的棘齿条61，棘齿条61与相近的隔热框60之间均连接有两根复位弹簧62，下压架4前后两侧均固接有卡板63，卡板63向下移动均能够与棘齿条61接触。

在图2和图8中示出，整平机构8包括有活动板80、顶杆81和压缩弹簧82，上压板5底部均连接有能够将钛合金粉末整平的活动板80，活动板80呈锥形，并为软材质，上压板5内均滑动式设有顶杆81，顶杆81均与下压架4滑动式相连，顶杆81与下压架4之间均连接有压缩弹簧82，顶杆81均与相近的活动板80接触。

在需要使用本装置对钛合金进行烧结时，人们可先将适量的钛合金粉末均匀加入放料槽2内，在钛合金粉末添加完毕后，便可外接电动推杆在下压架4上，使电动推杆作为动力源带着下压架4向下移动，下压架4便带动上压板5与卡板63向下移动，挤压弹簧41随之压缩，整平机构8也将跟着向下移动，在卡板63向下移动至与棘齿条61的棘爪接触时，将会推动棘齿条61向靠近相近隔热框60的方向移动，复位弹簧62随之压缩，在卡板63越过棘齿条61的棘爪后，棘齿条61便会在复位弹簧62的复位作用下向远离相近隔热框60的方向移动复位，卡板63持续向下移动，将会反复的推动棘齿条61，使棘齿条61反复的靠近与远离相近隔热框60，在活动板80向下移动至与放料槽2内的钛合金粉末接触时，将会快速将堆积在一处的钛合金粉末向外推开，在活动板80挤压钛合金粉末时，活动板80将被压平，进而推动顶杆81向上移动，压缩弹簧82便压缩，活动板80便呈平面，电动推杆施力将通过上压板5将钛合金粉末压实，在钛合金粉末压实后，下压板90停止下压，人们可将电动推杆关闭，而卡板63将被棘齿条61卡住，人们便可将电动推杆从下压架4上卸下，使下压板90保持这一状态，人们便可将热电偶插入测温孔13内，热电偶将与烧结设备的显示仪表电性相连，接着将本装置整体送入烧结设备内进行高温烧结，在烧结过程中，热电偶将实时检测模具本体1的内部温度，以便于得知钛合金的烧结情况，数据会传输到烧结设备的显示仪表上，通过查看显示仪表便可了解到，在烧结完毕后，便可将本装置取出，并将热电偶拔出，待本装置温度降下后，人们便可手动将棘齿条61向靠近相近隔热框60的方向移动拉动，使复位弹簧62压缩，而棘齿条61向外侧移动便不再卡住卡板63，下压架4便会在挤压弹簧41的复位作用下带动上压板5与卡板63向上移动复位，上压板5将带动整平机构8整体向上移动，使活动板80与钛合金脱离，顶杆81便会在压缩弹簧82的复位作用下向下移动复位，进而顶着活动板80，使活动板80回到初始形状，然后人们松开棘齿条61，使棘齿条61在复位弹簧62的复位作用下向远离隔热框60的方向移动复位，如此便完成了钛合金粉末的烧结，人们将烧结好的钛合金取出即可，重复上述操作便可不断的对钛合金粉末进行烧结，放料槽2共七个，一次可烧结七块钛合金，操作起来简单快速，在整平机构8的作用能够使钛合金粉末均匀充满放料槽2内部，避免烧结好的钛合金不够均匀。

实施例2

在实施例1的基础之上，在图1、图2、图6和图7中示出，还包括有测压机构7，测压机构7包括有支撑架70、刻度表71、指针72和耐高温弹簧73，模具本体1顶部内侧均匀固定连接有三个支撑架70，支撑架70的两侧上均固定连接有刻度表71，支撑架70上均滑动式设有指针72，指针72均与相近的刻度表71接触，指针72与相近的支撑架70之间均连接有耐高温弹簧73，下压架4向下移动能够与指针72接触。

在对钛合金粉末进行压实时，电动推杆驱动下压架4带着上压板5向下移动，使上压板5对钛合金粉末进行挤压，在下压架4向下移动至与指针72接触时，将会推动指针72向下移动，使耐高温弹簧73压缩，通过指针72指向刻度表71上的数值便可得知上压板5下压的程度，在上压板5下压达到标准的数值后，人们便可将电动推杆关闭，然后将本装置送入烧结设备内对钛合金粉末进行烧结即可，在烧结完毕后，将本装置取出，并等待冷却，然后再操作使下压架4带着上压板5向上移动复位，下压架4便不再与指针72接触，指针72便会在耐高温弹簧73的复位作用下向上移动复位，如此测压机构7方便人们控制钛合金粉的受压数值。

在图1、图2和图9中示出，还包括有弹出机构9，弹出机构9包括有下压板90和回力弹簧91，模具本体1内均匀滑动式设有七块能够将钛合金推出的下压板90，下压板90均位于相近的放料槽2内部，下压板90与模具本体1之间均连接有回力弹簧91。

在将粉末加入放料槽2内时，粉末将会与下压板90接触，在粉末添加完毕上压板5向下移动挤压粉末时，将会推动下压板90向下移动，使回力弹簧91压缩，在粉末压实后，便可进行烧结，在钛合金烧结完毕并冷却后，人们操作使下压架4带着上压板5向上移动复位，这时下压板90便会在回力弹簧91的复位作用下顶着钛合金向上移动，使钛合金与放料槽2内壁脱离，以方便人们取出钛合金，如此避免人工取出导致钛合金边沿受损。

在图1、图2和图10中示出，还包括有检测机构10，检测机构10包括有支撑块100和检测杆101，模具本体1外壁左右两侧均固定连接有两个支撑块100，左侧的支撑块100之间与右侧的支撑块100之间均连接有能够根据温度变换颜色的检测杆101。

在图10中示出，还包括有隔热防滑垫12，检测杆101前后两侧均套有隔热防滑垫12，方便人们手握隔热防滑垫12拿取本装置，避免打滑。

在钛合金粉末压实好后，人们可手握隔热防滑垫12，进而将本装置拿起送入烧结设备内进行钛合金粉末的烧结，检测杆101在遇到高温环境后将会变红，进而提示人们已经开始加热烧结，在钛合金烧结完毕后，人们使用工具将本装置取出，因本装置刚取出热量未散去，检测杆101还处于红色状态，在冷却一段时间后，检测杆101颜色会逐渐变浅，在呈透明状态后，便代表本装置冷却完毕，人们便可将钛合金取出收集，通过检测杆101，在使用中更好的分辨钛合金是否冷却完毕，避免冷却不够充分钛合金难以取出。

在图1、图2和图11中示出，还包括有隔热垫11，模具本体1底部外侧均匀连接有隔热垫11。

在钛合金烧结完毕后，人们将本装置取出放置在地面上，隔热垫11能够避免模具本体1直接与地面接触导致地面受损。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，包括有模具本体（1）、隔热筒（3）、下压架（4）、挤压弹簧（41）和上压板（5），模具本体（1）内均匀开有放料槽（2），模具本体（1）顶部内侧均匀固定有隔热筒（3），隔热筒（3）之间滑动式设有下压架（4），隔热筒（3）内部与下压架（4）之间均连接有挤压弹簧（41），下压架（4）上均匀连接有能够将钛合金粉末压实的上压板（5），模具本体（1）上开有测温孔（13），其特征在于：还包括有整平机构（8），上压板（5）上设有能够将钛合金粉快速整平的整平机构（8）；还包括有方便定位上压板（5）的定位机构（6），定位机构（6）包括有隔热框（60）、棘齿条（61）、复位弹簧（62）和卡板（63），模具本体（1）顶部内侧对称固定连接有隔热框（60），隔热框（60）内均滑动式设有能够间接固定上压板（5）的棘齿条（61），棘齿条（61）与相近的隔热框（60）之间均连接有两根复位弹簧（62），下压架（4）两侧均固接有卡板（63），卡板（63）向下移动均能够与棘齿条（61）接触;整平机构（8）包括有活动板（80）、顶杆（81）和压缩弹簧（82），上压板（5）底部均连接有能够将钛合金粉末整平的活动板（80），活动板（80）呈锥形，并为软材质，上压板（5）内均滑动式设有顶杆（81），顶杆（81）均与下压架（4）滑动式相连，顶杆（81）与下压架（4）之间均连接有压缩弹簧（82），顶杆（81）均与相近的活动板（80）接触。

2.如权利要求1所述的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，其特征在于：还包括有测压机构（7），测压机构（7）包括有支撑架（70）、刻度表（71）、指针（72）和耐高温弹簧（73），模具本体（1）顶部内侧均匀固定连接有三个支撑架（70），支撑架（70）的两侧上均固定连接有刻度表（71），支撑架（70）上均滑动式设有指针（72），指针（72）均与相近的刻度表（71）接触，指针（72）与相近的支撑架（70）之间均连接有耐高温弹簧（73），下压架（4）向下移动能够与指针（72）接触。

3.如权利要求2所述的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，其特征在于：还包括有弹出机构（9），弹出机构（9）包括有下压板（90）和回力弹簧（91），模具本体（1）内均匀滑动式设有能够将钛合金推出的下压板（90），下压板（90）均位于相近的放料槽（2）内部，下压板（90）与模具本体（1）之间均连接有回力弹簧（91）。

4.如权利要求3所述的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，其特征在于：还包括有检测机构（10），检测机构（10）包括有支撑块（100）和检测杆（101），模具本体（1）外壁两侧均固定连接有两个支撑块（100），一侧的支撑块（100）之间与另一侧的支撑块（100）之间均连接有能够根据温度变换颜色的检测杆（101）。

5.如权利要求4所述的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，其特征在于：还包括有隔热防滑垫（12），检测杆（101）两侧均套有隔热防滑垫（12），方便人们手握隔热防滑垫（12）拿取本装置，避免打滑。

6.如权利要求5所述的一种制备生物医用钛合金的多腔烧结模具，其特征在于：还包括有隔热垫（11），模具本体（1）底部外侧均匀连接有隔热垫（11）。

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