CN118144410A - 一种薄壁石墨粘合工装及其粘合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄壁石墨粘合工装，包括一下模组件；下模组件包括受热底盘，受热底盘的顶部表面设有向下凹陷的受压槽；一上模组件；上模组件包括可与受热底盘合模的合模盘，合模盘的底部表面设有压力槽，压力槽的顶部设有向下延伸的按压凸起，上模组件还包括设置在合模盘的顶部表面的气管，气管的通气管路向下穿透合模盘和按压凸起。本发明的有益效果是：本技术方案可实现籽晶、石墨纸以及石墨片的快速粘合，本技术方案中加压可以使得两者之间密切粘接，同时将光刻胶以及两者之间的气泡排出，加热使可以光刻胶碳化完成粘合。
Description
技术领域
本发明涉及非金属材料的后续成型领域，尤其涉及一种薄壁石墨粘合工装及其粘合工艺。
背景技术
在进行非金属中的石墨加工前，需要对石墨片、石墨纸和籽晶进行成型处理，目前，为了方便一般采用人工粘合，人工粘合存在以下几点缺点，第一，无法高效的排出光刻胶内的气泡；第二，涂胶无法高效的抹匀；从而会影响后续的工艺，因此，就必须研制出一种薄壁石墨粘合工装及其粘合工艺，经检索，未发现与本发明相同的技术方案。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种薄壁石墨粘合工装及其粘合工艺，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种薄壁石墨粘合工装，其创新点在于：包括
一下模组件；所述下模组件包括受热底盘，所述受热底盘的顶部表面设有向下凹陷的受压槽；
一上模组件；所述上模组件包括可与受热底盘合模的合模盘，所述合模盘的底部表面设有压力槽，所述压力槽的顶部设有向下延伸的按压凸起，所述上模组件还包括设置在合模盘的顶部表面的气管，所述气管的通气管路向下穿透合模盘和按压凸起；
一柔性按压组件；所述柔性按压组件包括柔性膜以及用于固定柔性膜边缘的固定片，所述固定片可嵌装在压力槽的内壁与按压凸起的外壁之间的空间内，所述柔性膜包覆在按压气体上且四周边缘部分插入固定片与压力槽的顶面之间。
在一些实施方式中，受热底盘的顶部表面从内向外依次且依次由高到底设置的下支撑面、第一阶梯面和第二阶梯面，所述下支撑面环绕在受压槽的开口四周，所述第一阶梯面环绕在下支撑面的边缘四周，所述第二阶梯面环绕在第一阶梯面的边缘四周，所述受压槽内还设有一与受压槽同轴设置的受压凸起；所述合模盘的底部表面设有上支撑面，所述上支撑面环绕在压力槽的开口四周，所述上支撑面与下支撑面可上下对接，所述上支撑面的四周边缘还设有限位凸起。
在一些实施方式中，薄壁石墨粘合工装还包括定位组件，所述定位组件包括设置在下支撑面上的定位柱，所述定位柱垂直于下支撑面的表面，所述定位柱的顶部呈半球状，所述定位组件还包括设置在合模盘上的定位孔，所述定位孔从上支撑面的表面开始竖直向上延伸直至穿透合模盘。
在一些实施方式中，薄壁石墨粘合工装还包括第一锁紧组件，所述第一锁紧组件包括第一螺纹孔和与第一螺纹孔配合锁紧的第一螺栓，所述第一螺纹孔包括第一段和第二段，所述第一段设置在下支撑面上且竖直向下延伸，所述第二段设置在上支撑面上且由上支撑面竖直向上延伸直至穿透合模盘。
在一些实施方式中，薄壁石墨粘合工装还包括第二锁紧组件，所述第二锁紧组件包括第二螺纹孔和与第二螺纹孔配合锁紧的第二螺栓，所述第二螺纹孔包括上段和下段，所述下段穿透固定片，所述上段从压力槽的顶面开始竖直向上延伸但不穿通合模盘。
在一些实施方式中，薄壁石墨粘合工装还包括冷却水路，所述冷却水路包括进水接头、水流路以及出水接头，所述水流路设置在受热底盘内且位于受压槽正下方，所述水流路的两端分别于进水接头和出水接头连通，所述进水接头和出水接头设置在受热底盘的外围侧壁上。
在一些实施方式中，薄壁石墨粘合工装还包括易拆卸手把件，所述易拆卸手把件包括一端外壁带外螺纹的手把以及设置在合模盘外侧壁上可与手把配合使用的螺纹插孔。
一种薄壁石墨粘合工艺，包括如下步骤：
1）首先使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在石墨纸背面，再将石墨纸贴在石墨片的表面；
2）再使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在籽晶的背面，再将籽晶贴在石墨纸的表面；
3）再将组合完成的薄壁石墨件放在受压凸起上且籽晶所在面朝上，随后将柔性组件装配到位的合模盘与受热底盘进行组装并锁紧；
4）再通过顶部的气管与外部气源对接连通，持续向柔性膜内吹进气体，使得柔性膜膨胀，柔性膜膨胀后对组合完成的薄壁石墨件进行挤压，挤压30min后，关闭外部气源；
5）进行步骤4）的同时，将组装完成的薄壁石墨粘合工装防止在加热装置上进行加热，在加压的30min内，加热温度逐步提升至200℃；
6）冷却至常温，开模取出薄壁石墨件。
在一些实施方式中，步骤4）中的气体压力保持在4.8-5.2kg。
本发明的有益效果是：本技术方案可实现籽晶、石墨纸以及石墨片的快速粘合，本技术方案中加压可以使得两者之间密切粘接，同时将光刻胶以及两者之间的气泡排出，加热使可以光刻胶碳化完成粘合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图，其中：
图1 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的主视图。
图2 是图1A-A方向的剖面的结构示意图。
图3 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的下模组件的轴视图。
图4 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的下模组件的俯视图。
图5 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的下模组件的侧视图。
图6 是图5的横向剖面的结构示意图。
图7 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的实施例1的上模组件的轴视图。
图8 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的实施例1的上模组件的仰视图。
图9 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的上模组件的俯视图。
图10 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的固定片的主视图。
图11 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的实施例2的上模组件的轴视图。
图12 是本发明一种薄壁石墨粘合工装的实施例2的上模组件的仰视图。
注：所有附图中的螺栓全部隐藏未标出。
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
如图1至图10所示，本发明实施例包括：
一种薄壁石墨粘合工装，包括
一下模组件100；所述下模组件100包括受热底盘110，所述受热底盘110的顶部表面设有向下凹陷的受压槽120；受热底盘110的顶部表面从内向外依次且依次由高到底设置的下支撑面111、第一阶梯面112和第二阶梯面113，所述下支撑面111环绕在受压槽120的开口四周，所述第一阶梯面112环绕在下支撑面111的边缘四周，所述第二阶梯面113环绕在第一阶梯面112的边缘四周，所述受压槽120内还设有一与受压槽120同轴设置的受压凸起121；其中受热底盘110为半径200mm、厚度为40mm的圆盘，受压槽120的半径为145mm，深度为300mm；下支撑面111的宽度为35mm，第一阶梯面112的宽度为15mm，第二阶梯面113的宽度为5mm；受压凸起121的直径为135mm，厚度为2mm。
一上模组件200；所述上模组件200包括可与受热底盘110合模的合模盘210，所述合模盘210的底部表面设有压力槽，所述压力槽的顶部设有向下延伸的按压凸起212，所述上模组件200还包括设置在合模盘210的顶部表面的气管213，所述气管213的通气管214路向下穿透合模盘210和按压凸起212；所述合模盘210的底部表面设有上支撑面211，所述上支撑面211环绕在压力槽的开口四周，所述上支撑面211与下支撑面111可上下对接，所述上支撑面211的四周边缘还设有限位凸起212；其中合模盘210也为半径200mm，厚度40mm的圆盘；压力槽的深度为30mm，上接触面的宽度为50mm，按压凸起212的半径110mm，厚度为30mm。
一柔性按压组件；所述柔性按压组件包括柔性膜以及用于固定柔性膜边缘的固定片300，所述固定片300可嵌装在压力槽的内壁与按压凸起212的外壁之间的空间内，所述柔性膜包覆在按压气体上且四周边缘部分插入固定片300与压力槽的顶面之间，其中固定片300呈环形状，固定片300的宽度为16mm。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括定位组件，所述定位组件包括设置在下支撑面111上的定位柱410，所述定位柱410垂直于下支撑面111的表面，所述定位柱410的顶部呈半球状，所述定位组件还包括设置在合模盘210上的定位孔411，所述定位孔411从上支撑面211的表面开始竖直向上延伸直至穿透合模盘210。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括第一锁紧组件，所述第一锁紧组件包括第一螺纹孔和与第一螺纹孔配合锁紧的第一螺栓，所述第一螺纹孔包括第一段501和第二段502，所述第一段501设置在下支撑面111上且竖直向下延伸，所述第二段502设置在上支撑面211上且由上支撑面211竖直向上延伸直至穿透合模盘210，本技术方案可以方便上模组件200和下模组件100的快速锁紧，同时也方便上模组件200和下模组件100快速拆卸退模或维护。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括第二锁紧组件，所述第二锁紧组件包括第二螺纹孔和与第二螺纹孔配合锁紧的第二螺栓，所述第二螺纹孔包括上段701和下段702，所述下段702穿透固定片300，所述上段701从压力槽的顶面开始竖直向上延伸但不穿通合模盘210，本技术方案可实现快速拆装柔性膜，同时可以保证安装完成后柔性膜边缘的密封完好。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括易拆卸手把件，所述易拆卸手把件包括一端外壁带外螺纹的手把以及设置在合模盘210外侧壁上可与手把配合使用的螺纹插孔，本技术方案可以方便人力搬运上模组件200进行合模或退模。
一种薄壁石墨粘合工艺，包括如下步骤：
首先使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在石墨纸背面，再将石墨纸贴在石墨片的表面；
再使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在籽晶的背面，再将籽晶贴在石墨纸的表面；
再将组合完成的薄壁石墨件放在受压凸起121上且籽晶所在面朝上，随后将柔性组件装配到位的合模盘210与受热底盘110进行组装并锁紧；
再通过顶部的气管213与外部气源对接连通，持续向柔性膜内吹进气体，使得柔性膜膨胀，柔性膜膨胀后对组合完成的薄壁石墨件进行挤压，挤压30min后，关闭外部气源；
进行步骤4的同时，将组装完成的薄壁石墨粘合工装防止在加热装置上进行加热，在加压的30min内，加热温度逐步提升至200℃；
冷却至常温，开模取出薄壁石墨件。
在此实施例中，步骤4中的气体压力保持在4.8-5.2kg。
实施例2
如图1至图6、图9至图12所示，本发明实施例包括：
一种薄壁石墨粘合工装，包括
一下模组件100；所述下模组件100包括受热底盘110，所述受热底盘110的顶部表面设有向下凹陷的受压槽120；受热底盘110的顶部表面从内向外依次且依次由高到底设置的下支撑面111、第一阶梯面112和第二阶梯面113，所述下支撑面111环绕在受压槽120的开口四周，所述第一阶梯面112环绕在下支撑面111的边缘四周，所述第二阶梯面113环绕在第一阶梯面112的边缘四周，所述受压槽120内还设有一与受压槽120同轴设置的受压凸起121；其中受热底盘110为半径200mm、厚度为40mm的圆盘，受压槽120的半径为145mm，深度为300mm；下支撑面111的宽度为35mm，第一阶梯面112的宽度为15mm，第二阶梯面113的宽度为5mm；受压凸起121的直径为135mm，厚度为2mm。
一上模组件200；所述上模组件200包括可与受热底盘110合模的合模盘210，所述合模盘210的底部表面设有压力槽，所述压力槽的顶部设有向下延伸的按压凸起212，所述上模组件200还包括设置在合模盘210的顶部表面的气管213，所述气管213的通气管214路向下穿透合模盘210和按压凸起212，按压凸起212的直径自上之下逐渐减小，整体呈倒置的圆台状，按压凸起212的底部边沿进行倒圆角设计可以减少对柔性膜的磨损；所述合模盘210的底部表面设有上支撑面211，所述上支撑面211环绕在压力槽的开口四周，所述上支撑面211与下支撑面111可上下对接，所述上支撑面211的四周边缘还设有限位凸起212；其中合模盘210也为半径200mm，厚度40mm的圆盘；压力槽的深度为30mm，上接触面的宽度为50mm，按压凸起212的半径110mm，厚度为30mm。
一柔性按压组件；所述柔性按压组件包括柔性膜以及用于固定柔性膜边缘的固定片300，所述固定片300可嵌装在压力槽的内壁与按压凸起212的外壁之间的空间内，所述柔性膜包覆在按压气体上且四周边缘部分插入固定片300与压力槽的顶面之间，其中固定片300呈环形状，固定片300的宽度为16mm。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括定位组件，所述定位组件包括设置在下支撑面111上的定位柱410，所述定位柱410垂直于下支撑面111的表面，所述定位柱410的顶部呈半球状，所述定位组件还包括设置在合模盘210上的定位孔411，所述定位孔411从上支撑面211的表面开始竖直向上延伸直至穿透合模盘210。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括第一锁紧组件，所述第一锁紧组件包括第一螺纹孔和与第一螺纹孔配合锁紧的第一螺栓，所述第一螺纹孔包括第一段501和第二段502，所述第一段501设置在下支撑面111上且竖直向下延伸，所述第二段502设置在上支撑面211上且由上支撑面211竖直向上延伸直至穿透合模盘210，本技术方案可以方便上模组件200和下模组件100的快速锁紧，同时也方便上模组件200和下模组件100快速拆卸退模或维护。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括第二锁紧组件，所述第二锁紧组件包括第二螺纹孔和与第二螺纹孔配合锁紧的第二螺栓，所述第二螺纹孔包括上段701和下段702，所述下段702穿透固定片300，所述上段701从压力槽的顶面开始竖直向上延伸但不穿通合模盘210，本技术方案可实现快速拆装柔性膜，同时可以保证安装完成后柔性膜边缘的密封完好。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括冷却水路，所述冷却水路包括进水接头801、水流路803以及出水接头802，所述水流路803设置在受热底盘110内且位于受压槽120正下方，所述水流路803的两端分别于进水接头801和出水接头802连通，所述进水接头801和出水接头802设置在受热底盘110的外围侧壁上；本技术方案可以加热加压工艺完成后，快速的使整体工装的温度恢复至常温，节省了自然冷却所需的时间。
在此实施例中，薄壁石墨粘合工装还包括易拆卸手把件，所述易拆卸手把件包括一端外壁带外螺纹的手把以及设置在合模盘210外侧壁上可与手把配合使用的螺纹插孔，本技术方案可以方便人力搬运上模组件200进行合模或退模。
一种薄壁石墨粘合工艺，包括如下步骤：
首先使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在石墨纸背面，再将石墨纸贴在石墨片的表面；
再使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在籽晶的背面，再将籽晶贴在石墨纸的表面；
再将组合完成的薄壁石墨件放在受压凸起121上且籽晶所在面朝上，随后将柔性组件装配到位的合模盘210与受热底盘110进行组装并锁紧；
再通过顶部的气管213与外部气源对接连通，持续向柔性膜内吹进气体，使得柔性膜膨胀，柔性膜膨胀后对组合完成的薄壁石墨件进行挤压，挤压30min后，关闭外部气源；
进行步骤4的同时，将组装完成的薄壁石墨粘合工装防止在加热装置上进行加热，在加压的30min内，加热温度逐步提升至200℃；
冷却至常温，开模取出薄壁石墨件。
在一些实施方式中，步骤4中的气体压力保持在4.8-5.2kg。
本技术方案可实现籽晶、石墨纸以及石墨片的快速粘合，本技术方案中加压可以使得两者之间密切粘接，同时将光刻胶以及两者之间的气泡排出，加热使可以光刻胶碳化完成粘合。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：包括
一下模组件（100）；所述下模组件（100）包括受热底盘（110），所述受热底盘（110）的顶部表面设有向下凹陷的受压槽（120）；
一上模组件（200）；所述上模组件（200）包括可与受热底盘（110）合模的合模盘（210），所述合模盘（210）的底部表面设有压力槽，所述压力槽的顶部设有向下延伸的按压凸起（212），所述上模组件（200）还包括设置在合模盘（210）的顶部表面的气管（213），所述气管（213）的通气管（214）路向下穿透合模盘（210）和按压凸起（212）；
一柔性按压组件；所述柔性按压组件包括柔性膜以及用于固定柔性膜边缘的固定片（300），所述固定片（300）可嵌装在压力槽的内壁与按压凸起（212）的外壁之间的空间内，所述柔性膜包覆在按压气体上且四周边缘部分插入固定片（300）与压力槽的顶面之间。
2.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述受热底盘（110）的顶部表面从内向外依次且依次由高到底设置的下支撑面（111）、第一阶梯面（112）和第二阶梯面（113），所述下支撑面（111）环绕在受压槽（120）的开口四周，所述第一阶梯面（112）环绕在下支撑面（111）的边缘四周，所述第二阶梯面（113）环绕在第一阶梯面（112）的边缘四周，所述受压槽（120）内还设有一与受压槽（120）同轴设置的受压凸起（121）；所述合模盘（210）的底部表面设有上支撑面（211），所述上支撑面（211）环绕在压力槽的开口四周，所述上支撑面（211）与下支撑面（111）可上下对接，所述上支撑面（211）的四周边缘还设有限位凸起（212）。
3.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述薄壁石墨粘合工装还包括定位组件，所述定位组件包括设置在下支撑面（111）上的定位柱（410），所述定位柱（410）垂直于下支撑面（111）的表面，所述定位柱（410）的顶部呈半球状，所述定位组件还包括设置在合模盘（210）上的定位孔（411），所述定位孔（411）从上支撑面（211）的表面开始竖直向上延伸直至穿透合模盘（210）。
4.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述薄壁石墨粘合工装还包括第一锁紧组件，所述第一锁紧组件包括第一螺纹孔和与第一螺纹孔配合锁紧的第一螺栓，所述第一螺纹孔包括第一段（501）和第二段（502），所述第一段（501）设置在下支撑面（111）上且竖直向下延伸，所述第二段（502）设置在上支撑面（211）上且由上支撑面（211）竖直向上延伸直至穿透合模盘（210）。
5.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述薄壁石墨粘合工装还包括第二锁紧组件，所述第二锁紧组件包括第二螺纹孔和与第二螺纹孔配合锁紧的第二螺栓，所述第二螺纹孔包括上段（701）和下段（702），所述下段（702）穿透固定片（300），所述上段（701）从压力槽的顶面开始竖直向上延伸但不穿通合模盘（210）。
6.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述薄壁石墨粘合工装还包括冷却水路，所述冷却水路包括进水接头（801）、水流路（803）以及出水接头（802），所述水流路（803）设置在受热底盘（110）内且位于受压槽（120）正下方，所述水流路（803）的两端分别于进水接头（801）和出水接头（802）连通，所述进水接头（801）和出水接头（802）设置在受热底盘（110）的外围侧壁上。
7.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工装，其特征在于：所述薄壁石墨粘合工装还包括易拆卸手把件，所述易拆卸手把件包括一端外壁带外螺纹的手把以及设置在合模盘（210）外侧壁上可与手把配合使用的螺纹插孔。
8.一种薄壁石墨粘合工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1）首先使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在石墨纸背面，再将石墨纸贴在石墨片的表面；
2）再使用匀胶工艺将光刻胶涂抹在籽晶的背面，再将籽晶贴在石墨纸的表面；
3）再将组合完成的薄壁石墨件放在受压凸起（121）上且籽晶所在面朝上，随后将柔性组件装配到位的合模盘（210）与受热底盘（110）进行组装并锁紧；
4）再通过顶部的气管（213）与外部气源对接连通，持续向柔性膜内吹进气体，使得柔性膜膨胀，柔性膜膨胀后对组合完成的薄壁石墨件进行挤压，挤压30min后，关闭外部气源；
5）进行步骤4）的同时，将组装完成的薄壁石墨粘合工装防止在加热装置上进行加热，在加压的30min内，加热温度逐步提升至200℃；
6）冷却至常温，开模取出薄壁石墨件。
9.根据权利要求1 所述的一种薄壁石墨粘合工艺，其特征在于：所述步骤4）中的气体压力保持在4.8-5.2kg。
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2024
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