CN120028359B - 一种材料薄片样品的非切割制样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料薄片样品的非切割制样装置及方法，涉及粉末压片制样技术领域。本发明包括底架，所述底架的顶部设置有液压伸缩组件，所述液压伸缩组件伸缩端的底部固定安装有上压模组件，所述底架的顶部固定安装有下压模组件。本发明通过采用倒锥形阶梯式下压模具组件的设计，使粉末能在铺设在下压模组件中时，能保持中间量大的效果，同时只需将粉末顶部刮平即可，粉末量控制精度高，压片制样质量高，使装置能适用于不同量的粉末压片制样，无需更换模具，压片制样效率高，同时采用阶梯分段式压制的方式，压制力度逐渐增加，能够更均匀地施加压力，避免了单一高压压制过程中由于压力分布不均造成的薄片密度差异。

Description

一种材料薄片样品的非切割制样装置及方法

技术领域

本发明涉及粉末压片制样技术领域，具体涉及一种材料薄片样品的非切割制样装置及方法。

背景技术

X射线荧光光谱法是一个相对分析方法，标准样品要和分析试样具有类似的化学组成和相同的物理结构。X射线荧光光谱分析中，样品制备的目的是通过适当的方法将原始试样处理成一种成分分布均匀、表面平整、有整体代表性、规格合适，能直接送入仪器测量的样品。按样品的原始形态，样品可以分为固体、粉末和液体，样品的形态不同，样品的处理方法也不尽相同。粉末压片制样是X射线荧光光谱分析常用的制样方法。

粉末压片制样的制样步骤为：样品破碎后经干燥处理，通过研磨设备加工到一定的粒度，最后通过压样设备压制成一种稳定的圆片。压片操作时，需要将粉末放入压片模具中，且使其中间略高，才能使压片均匀，这就导致在实际操作过程中，难以准确控制粉末添加量，影响薄片成型质量；同时当粉末量较少时，由于模具大小固定，压出的薄片过薄，无法得到合格的样品。在中国专利（公开号为：CN117388022A）中，公开了一种用于微量样品制样的同心圆片压片机，该压片机由于底座可以拆卸，所以底座可以进行更换，不同的底座的内圆切口及外圆切口的尺寸可以互相不一致；并且，同心圆冲头刀具以及其所包含的第一刀体及第二刀体均可以拆卸更换，不同的第一刀体的尺寸可以互相不一致，不同的第二刀体的尺寸可以互相不一致。更换不同厚度的待切物料，还可以切出不同厚度的同心圆片。如此，便可以切出不同尺寸、不同厚度的同心圆片。该专利主要采用更换压头与模具的方法来实现不同圆片样品压制，影响压片制样效率，同时该专利通过将同心圆纸片先放在压片模具上，再将样品与溴化钾的混合物放入中间的孔中，压成的透明薄片就附着在了圆形纸片中心，与现有技术相同也是直接将粉末加入压片模具中，无法准确控制粉末添加量，且微量粉末的压制需要借助同心圆纸片才能实现。

发明内容

本发明的目的在于：为解决上述问题，本发明提供了一种材料薄片样品的非切割制样装置及方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种材料薄片样品的非切割制样装置，包括底架，所述底架的顶部设置有液压伸缩组件，所述液压伸缩组件伸缩端的底部固定安装有上压模组件，所述底架的顶部固定安装有下压模组件；

所述上压模组件包括连接件，连接件固定安装在液压伸缩组件的伸缩端，所述连接件的底部固定安装有外压头，外压头的内部设置有能伸缩的中间压头，中间压头的内部设置有能伸缩的内压头；

所述下压模组件包括外压模，外压模安装在底架上，所述外压模的顶部开设有外压槽，所述外压槽的内部设置有能伸缩的中间顶柱，所述中间顶柱的内部设置有能伸缩的内顶柱。

进一步地，所述外压头的内部开设有液压腔一，中间压头密封滑动连接在液压腔一中，中间压头顶部与液压腔一内顶部之间设置有拉簧一，所述外压头的顶部开设有上液压孔，上液压孔与液压腔一相连通，上液压孔的顶部设置有电磁阀一。

进一步地，所述中间压头的内部开设有液压腔二，内压头密封滑动连接在液压腔二中，内压头顶部与液压腔二内顶部之间设置有拉簧二，所述外压头的顶部固定安装有电磁阀二，电磁阀二通过上液压内管与液压腔二相连通。

进一步地，所述液压腔一与液压腔二的内部顶部均开设有弹簧槽，所述液压腔一的内顶部开设有上收纳槽，上收纳槽位于弹簧槽的中间，上液压内管能收纳在上收纳槽中。

进一步地，所述中间压头的外侧套接有密封圈一，所述内压头的外侧套接有密封圈二。

进一步地，所述外压槽的内部开设有液压腔三，中间顶柱密封滑动连接在液压腔三中，液压腔三的底部开设有螺纹连接槽，螺纹连接槽的内部螺纹连接有底座，所述底座的内部贯穿开设有下液压孔，下液压孔的底部安装有电磁阀三。

进一步地，所述中间顶柱的内部开设有液压腔四，内顶柱密封滑动连接在液压腔四中，液压腔四的底部螺纹连接有螺纹底塞，螺纹底塞的内部贯穿设置有下液压内管，所述底座的底部固定安装有电磁阀四，电磁阀四与下液压内管相连通，所述螺纹底塞的底部开设有下收纳槽，下液压内管能收纳在下收纳槽中。

进一步地，所述液压腔三的内部开设有定位槽一，所述中间顶柱的外侧设置有定位环一，定位环一密封滑动连接在定位槽一中，定位环一上升至定位槽一内顶部时，中间顶柱的顶面与外压槽内底面齐平，所述定位环一的外侧套接有密封圈三，所述液压腔四的内部开设有定位槽二，所述内顶柱的外侧设置有定位环二，定位环二密封滑动连接在定位槽二中，定位环二上升至定位槽二内顶部时，内顶柱的顶面与中间顶柱顶面齐平，所述定位环二的外侧套接有密封圈四。

进一步地，所述底架的内部设置有液压控制系统，电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三与电磁阀四均通过液压管与液压控制系统相连通，所述液压伸缩组件的正面固定安装有控制面板，控制面板用于控制液压控制系统与液压伸缩组件，所述连接件与底座的外侧均贯穿开设有管孔，液压管穿过管孔。

一种材料薄片样品的非切割制样方法，包括以下步骤：

S1、取经过颚式破碎过的小块样品，然后放入震动磨样机中将样品加工成粉末；

S2、将研磨好的样品倒入下压模组件中，然后用刮板沿着外压模的顶面将样品刮平；

S3、启动设备，上压模组件与下压模组件配合对样品进行阶梯分段压片，压片厚度由下而上依次减小，压片压力依次增加；

S4、压片完成后，中间压头将成型的样品顶出。

本发明的有益效果如下：

本发明通过采用倒锥形阶梯式下压模具组件的设计，使粉末能在铺设在下压模组件中时，能保持中间量大的效果，同时只需将粉末顶部刮平即可，粉末量控制精度高，压片制样质量高。

本发明通过采用倒锥形阶梯式上压模具组件与下压模具组件的设计，使装置能适用于不同量的粉末压片制样，无需更换模具，适用范围广，压片制样效率高。

本发明通过内压头与内顶柱先对粉末进行初步压制，压制紧实度较低，然后内顶柱上升至与中间顶柱齐平，中间压头与中间顶柱配合进行二次压制，压制紧实度增加，最后中间压头与外压槽内底部齐平，外压头与外压槽配合进行最后压制，将粉末压制成符合要求的薄片，采用阶梯分段式压制的方式，压制力度与面积逐渐增加，能够更均匀地施加压力，避免了单一高压压制过程中由于压力分布不均造成的薄片密度差异。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明上压模组件与下压模组件剖视结构示意图；

图3是本发明上压模组件爆炸图；

图4是本发明图3剖视结构示意图；

图5是本发明下压模组件爆炸图；

图6是本发明图5剖视结构示意图；

图7是本发明压片制样流程示意图。

附图标记：1、底架；2、液压伸缩组件；3、上压模组件；31、连接件；311、管孔；32、外压头；321、弹簧槽；322、上收纳槽；33、中间压头；331、密封圈一；34、拉簧一；35、内压头；351、密封圈二；36、拉簧二；37、上液压孔；38、电磁阀一；39、上液压内管；310、电磁阀二；4、下压模组件；41、外压模；411、定位槽一；412、螺纹连接槽；42、外压槽；43、底座；44、中间顶柱；441、定位环一；442、密封圈三；443、定位槽二；45、内顶柱；451、定位环二；452、密封圈四；46、螺纹底塞；461、下收纳槽；47、电磁阀三；48、下液压孔；49、电磁阀四；410、下液压内管；5、控制面板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例一，如图1-图7所示，一种材料薄片样品的非切割制样装置，包括底架1，底架1的顶部设置有液压伸缩组件2，液压伸缩组件2伸缩端的底部固定安装有上压模组件3，底架1的顶部固定安装有下压模组件4；

上压模组件3包括连接件31，连接件31固定安装在液压伸缩组件2的伸缩端，连接件31的底部固定安装有外压头32，外压头32的内部设置有能伸缩的中间压头33，中间压头33的内部设置有能伸缩的内压头35；

下压模组件4包括外压模41，外压模41安装在底架1上，外压模41的顶部开设有外压槽42，外压槽42的内部设置有能伸缩的中间顶柱44，中间顶柱44的内部设置有能伸缩的内顶柱45。

使用时，将样品粉末倒入下压模组件4中，此时的下压模组件4的内部空间为倒锥形阶梯状，因此当粉末沿着外压模41顶面将粉末刮平时，粉末呈倒锥形分布，粉末中间的量多，能保证后续粉末压片均匀，进而能精准地控制粉末添加量。

粉末添加完成后，启动设备，液压伸缩组件2带动上压模组件3下降，内压头35先插入中间顶柱44的内部与内顶柱45配合对粉末进行初步压制，此时压力较小，压制后的粉末压片厚度较大，需要说明的是，此时中间压头33与外压头32均高于外压模41，初步压片完成后，内压头35与内顶柱45同时向上移动，当内顶柱45顶面与中间顶柱44顶面齐平后内顶柱45停止向上移动，内压头35继续向上移动，当内压头35底面与中间压头33底面齐平后内压头35停止向上移动，然后控制上压模组件3继续下降，中间压头33插入外压模41的内部与中间顶柱44配合对粉末进行二次压制，此时压力大于初步压制压力，压制后的粉末压片厚度减小，但还没达到要求，需要说明的是，此时外压头32高于外压模41，二次压制完成后，中间压头33与中间顶柱44同时向上移动，重复上述步骤，当中间压头33底面与外压头32底面齐平，且中间顶柱44顶面与外压槽42内底面齐平时，然后控制上压模组件3继续下降，外压头32插接在外压槽42中进行最终压制，完成粉末样品的压片制样，压片完成后，中间顶柱44上升将薄片顶出，制样效率高，具体流程参考附图7。

本发明通过下压模组件4的内部空间为到锥形阶梯状，因此能适用于不同量的粉末压制，当粉末量中等时，采用两次压制即可，当粉末微量时，无需分段压制，直接采用内压头35与内顶柱45配合，可直接完成微量粉末压制，适用范围广。

本发明采用阶梯分段式压制的方式，压制力度与面积逐渐增加，能够更均匀地施加压力，避免了单一高压压制过程中由于压力分布不均造成的薄片密度差异。

实施例二，在上述实施例的基础上，还包括，外压头32的内部开设有液压腔一，中间压头33密封滑动连接在液压腔一中，中间压头33顶部与液压腔一内顶部之间设置有拉簧一34，外压头32的顶部开设有上液压孔37，上液压孔37与液压腔一相连通，上液压孔37的顶部设置有电磁阀一38。

进一步地，中间压头33的内部开设有液压腔二，内压头35密封滑动连接在液压腔二中，内压头35顶部与液压腔二内顶部之间设置有拉簧二36，外压头32的顶部固定安装有电磁阀二310，电磁阀二310通过上液压内管39与液压腔二相连通。

初步压制时，液压腔一与液压腔二中均完全注入液压油，初步压制完成后，控制电磁阀二310打开，液压腔二中的液压油通过上液压内管39与电磁阀二310排出，拉簧二36带动内压头35缩回液压腔二中，需要说明的是，内压头35完全缩回时，内压头35底面与中间压头33底面齐平，内压头35与中间压头33组成一个整体进行二次压制，二次压制完成后，打开电磁阀一38，液压腔一中的液压油通过上液压孔37与电磁阀一38排出，拉簧一34带动中间压头33缩回液压腔一中，需要说明的是，中间压头33完全缩回液压腔一时，中间压头33底面与外压头32底面齐平，内压头35、中间压头33与外压头32组成一个整体，进行最终压制，通过液压控制，结构简单，运行稳定。

实施例三，在上述实施例的基础上，还包括，液压腔一与液压腔二的内部顶部均开设有弹簧槽321，液压腔一的内顶部开设有上收纳槽322，上收纳槽322位于弹簧槽321的中间，上液压内管39能收纳在上收纳槽322中。

通过弹簧槽321的设置能收纳拉簧一34与拉簧二36，使内压头35完全回缩时，内压头35与液压腔二内顶部刚性接触，中间压头33完全回缩时，中间压头33与液压腔一内顶部刚性接触，压制稳定。

进一步地，中间压头33的外侧套接有密封圈一331，内压头35的外侧套接有密封圈二351。

通过密封圈一331的设置，能提高中间压头33与液压腔一之间的滑动密封性，通过密封圈二351的设置，能提高内压头35与液压腔二之间的滑动密封性。

实施例四，在上述实施例的基础上，还包括，外压槽42的内部开设有液压腔三，中间顶柱44密封滑动连接在液压腔三中，液压腔三的底部开设有螺纹连接槽412，螺纹连接槽412的内部螺纹连接有底座43，底座43的内部贯穿开设有下液压孔48，下液压孔48的底部安装有电磁阀三47。

进一步地，中间顶柱44的内部开设有液压腔四，内顶柱45密封滑动连接在液压腔四中，液压腔四的底部螺纹连接有螺纹底塞46，螺纹底塞46的内部贯穿设置有下液压内管410，底座43的底部固定安装有电磁阀四49，电磁阀四49与下液压内管410相连通，螺纹底塞46的底部开设有下收纳槽461，下液压内管410能收纳在下收纳槽461中。

压制之前，液压腔三与液压腔四中均充入少量的液压油，来控制内顶柱45与中间顶柱44的阶梯高度，来调整粉末存放空间，使下压模组件4能适用于不同种类粉末压制，初步压制完成后，打开电磁阀四49，将液压油通过电磁阀四49与下液压内管410注入液压腔四中，液压油推动内顶柱45上升，内顶柱45顶面与中间顶柱44顶面齐平时，关闭电磁阀四49，同时控制电磁阀二310打开，液压腔二中的液压油通过上液压内管39与电磁阀二310排出，拉簧二36带动内压头35缩回液压腔二中；

二次压制完成后，打开电磁阀三47，液压油通过下液压孔48注入液压腔三中，液压油推动中间顶柱44上升，当中间顶柱44顶面与外压槽42内底面齐平时，关闭电磁阀三47，同时打开电磁阀一38，液压腔一中的液压油通过上液压孔37与电磁阀一38排出，拉簧一34带动中间压头33缩回液压腔一中，此时装置可进行最终压制，控制简单。

实施例五，在上述实施例的基础上，还包括，液压腔三的内部开设有定位槽一411，中间顶柱44的外侧设置有定位环一441，定位环一441密封滑动连接在定位槽一411中，定位环一441上升至定位槽一411内顶部时，中间顶柱44的顶面与外压槽42内底面齐平，定位环一441的外侧套接有密封圈三442，液压腔四的内部开设有定位槽二443，内顶柱45的外侧设置有定位环二451，定位环二451密封滑动连接在定位槽二443中，定位环二451上升至定位槽二443内顶部时，内顶柱45的顶面与中间顶柱44顶面齐平，定位环二451的外侧套接有密封圈四452。

通过定位槽一411与定位环一441的设置，能对中间顶柱44上升位置进行限位，定位环一441上升至定位槽一411内顶部时，中间顶柱44的顶面与外压槽42内底面齐平，此时无法注入液压油，关闭电磁阀三47即可；通过定位槽二443与定位环二451的设置，能对内顶柱45上升位置进行限位，定位环二451上升至定位槽二443内顶部时，内顶柱45的顶面与中间顶柱44顶面齐平，此时无法注入液压油，关闭电磁阀四49即可，控制更加简单。

实施例六，在上述实施例的基础上，还包括，底架1的内部设置有液压控制系统，电磁阀一38、电磁阀二310、电磁阀三47与电磁阀四49均通过液压管与液压控制系统相连通，液压伸缩组件2的正面固定安装有控制面板5，控制面板5用于控制液压控制系统与液压伸缩组件2，连接件31与底座43的外侧均贯穿开设有管孔311，液压管穿过管孔311。

通过控制面板5的设置，能控制液压伸缩组件2各个阶段的压力，且能通过液压系统控制下压模组件4的初始空间，控制方便。

实施例七，一种材料薄片样品的非切割制样方法，包括以下步骤：

S1、取经过颚式破碎过的小块样品，然后放入震动磨样机中将样品加工成粉末；

S2、将研磨好的样品倒入下压模组件4中，然后用刮板沿着外压模41的顶面将样品刮平；

S3、启动设备，上压模组件3与下压模组件4配合对样品进行阶梯分段压片，压片厚度由下而上依次减小，压片压力依次增加；

S4、压片完成后，中间压头33将成型的样品顶出。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种材料薄片样品的非切割制样装置，包括底架（1），其特征在于，所述底架（1）的顶部设置有液压伸缩组件（2），所述液压伸缩组件（2）伸缩端的底部固定安装有上压模组件（3），所述底架（1）的顶部固定安装有下压模组件（4）；

所述上压模组件（3）包括连接件（31），连接件（31）固定安装在液压伸缩组件（2）的伸缩端，所述连接件（31）的底部固定安装有外压头（32），外压头（32）的内部设置有能伸缩的中间压头（33），中间压头（33）的内部设置有能伸缩的内压头（35）；

所述下压模组件（4）包括外压模（41），外压模（41）安装在底架（1）上，所述外压模（41）的顶部开设有外压槽（42），所述外压槽（42）的内部设置有能伸缩的中间顶柱（44），所述中间顶柱（44）的内部设置有能伸缩的内顶柱（45），内压头（35）与内顶柱（45）先对粉末进行初步压制，然后内顶柱（45）上升至与中间顶柱（44）齐平，中间压头（33）与中间顶柱（44）配合进行二次压制。

2.根据权利要求1所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述外压头（32）的内部开设有液压腔一，中间压头（33）密封滑动连接在液压腔一中，中间压头（33）顶部与液压腔一内顶部之间设置有拉簧一（34），所述外压头（32）的顶部开设有上液压孔（37），上液压孔（37）与液压腔一相连通，上液压孔（37）的顶部设置有电磁阀一（38）。

3.根据权利要求2所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述中间压头（33）的内部开设有液压腔二，内压头（35）密封滑动连接在液压腔二中，内压头（35）顶部与液压腔二内顶部之间设置有拉簧二（36），所述外压头（32）的顶部固定安装有电磁阀二（310），电磁阀二（310）通过上液压内管（39）与液压腔二相连通。

4.根据权利要求3所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述液压腔一与液压腔二的内部顶部均开设有弹簧槽（321），所述液压腔一的内顶部开设有上收纳槽（322），上收纳槽（322）位于弹簧槽（321）的中间，上液压内管（39）能收纳在上收纳槽（322）中。

5.根据权利要求4所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述中间压头（33）的外侧套接有密封圈一（331），所述内压头（35）的外侧套接有密封圈二（351）。

6.根据权利要求5所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述外压槽（42）的内部开设有液压腔三，中间顶柱（44）密封滑动连接在液压腔三中，液压腔三的底部开设有螺纹连接槽（412），螺纹连接槽（412）的内部螺纹连接有底座（43），所述底座（43）的内部贯穿开设有下液压孔（48），下液压孔（48）的底部安装有电磁阀三（47）。

7.根据权利要求6所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述中间顶柱（44）的内部开设有液压腔四，内顶柱（45）密封滑动连接在液压腔四中，液压腔四的底部螺纹连接有螺纹底塞（46），螺纹底塞（46）的内部贯穿设置有下液压内管（410），所述底座（43）的底部固定安装有电磁阀四（49），电磁阀四（49）与下液压内管（410）相连通，所述螺纹底塞（46）的底部开设有下收纳槽（461），下液压内管（410）能收纳在下收纳槽（461）中。

8.根据权利要求7所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述液压腔三的内部开设有定位槽一（411），所述中间顶柱（44）的外侧设置有定位环一（441），定位环一（441）密封滑动连接在定位槽一（411）中，定位环一（441）上升至定位槽一（411）内顶部时，中间顶柱（44）的顶面与外压槽（42）内底面齐平，所述定位环一（441）的外侧套接有密封圈三（442），所述液压腔四的内部开设有定位槽二（443），所述内顶柱（45）的外侧设置有定位环二（451），定位环二（451）密封滑动连接在定位槽二（443）中，定位环二（451）上升至定位槽二（443）内顶部时，内顶柱（45）的顶面与中间顶柱（44）顶面齐平，所述定位环二（451）的外侧套接有密封圈四（452）。

9.根据权利要求8所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，所述底架（1）的内部设置有液压控制系统，电磁阀一（38）、电磁阀二（310）、电磁阀三（47）与电磁阀四（49）均通过液压管与液压控制系统相连通，所述液压伸缩组件（2）的正面固定安装有控制面板（5），控制面板（5）用于控制液压控制系统与液压伸缩组件（2），所述连接件（31）与底座（43）的外侧均贯穿开设有管孔（311），液压管穿过管孔（311）。

10.一种材料薄片样品的非切割制样方法，采用如权利要求1-9任一项所述的一种材料薄片样品的非切割制样装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取经过颚式破碎过的小块样品，然后放入震动磨样机中将样品加工成粉末；

S2、将研磨好的样品倒入下压模组件（4）中，然后用刮板沿着外压模（41）的顶面将样品刮平；

S3、启动设备，上压模组件（3）与下压模组件（4）配合对样品进行阶梯分段压片，压片厚度由下而上依次减小，压片压力依次增加；

S4、压片完成后，中间压头（33）将成型的样品顶出。