CN204712237U - 一种陶瓷胚体成型的装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种陶瓷胚体成型装置，其包括：一型砂，该型砂用于制备一砂模；一砂箱，该砂箱包括至少一层箱体，且该箱体用于盛装所述型砂；一覆膜，该覆膜用于使所述砂箱内的型砂保持密封；以及一与该砂箱连接的抽真空装置；其中，所述型砂具有导电性，且进一步包括至少两个电极，所述至少两个电极间隔设置于该砂箱内且分别与所述砂模电接触，用于向所述型砂施加电压或电流。本实用新型还涉及一种采用上述成型装置的陶瓷胚体成型系统。

Description

一种陶瓷胚体成型的装置及系统

技术领域

本实用新型涉及一种陶瓷胚体的成型装置及系统，特别涉及一种基于湿法成型的陶瓷胚体的成型装置及系统。

背景技术

目前，陶瓷坯体的成型方法主要分为干法成型和湿法成型。常用的干压、冷等静压成型属于陶瓷成型中的干法成型范畴，其缺点是只能成型形状简单的陶瓷产品，并且设备投入费用高，后期加工量大。

在陶瓷成型中的湿法成型中，陶瓷凝胶注模成型技术是目前广泛研究的陶瓷成型方法之一。该技术可通过高固相含量陶瓷浆料的原位固化实现陶瓷坯体的近净尺寸成型，具有成型密度高、均匀，坯体强度高，并可制备复杂形状陶瓷零件的优点，因而受到陶瓷行业的广泛关注。

然而，在实际生产中，陶瓷凝胶注模成型工艺需要将初期形成的原位固化陶瓷坯体尽快从模具中取出，避免模具阻碍坯体干燥收缩产生裂纹。但由于初期成型的陶瓷坯体强度低，而且在凝胶注模成型中还存在着凝胶化陶瓷坯体与模具表面发生粘连的问题，脱模过程中常常会造成坯体变形、开裂或内部损伤等缺陷，尤其是形状复杂的陶瓷产品。同时，陶瓷胚体从模具取出后，直接与空气接触，会加快胚体的干燥速度，造成胚体出现大量裂纹。这也是目前该成型技术无法在生产中广泛应用的主要原因之一。

实用新型内容

有鉴于此，确有必要提供一种适于生产高质量陶瓷胚体的成型装置及系统。

一种陶瓷胚体成型装置，其包括：一型砂，该型砂用于制备一砂模；一砂箱，该砂箱包括至少一层箱体，且该箱体用于盛装所述型砂；一覆膜，该覆膜用于使所述砂箱内的型砂保持密封；以及一与该砂箱连接的抽真空装置；其中，所述型砂具有导电性，且进一步包括至少两个电极，所述至少两个电极间隔设置于该砂箱内且分别与所述砂模电接触，用于向所述型砂施加电压或电流。

所述型砂为导电颗粒，所述导电颗粒为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。

所述型砂为导电颗粒与绝缘颗粒的混合体，所述绝缘颗粒为水洗石英砂、陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒中的一种或多种，所述导电颗粒为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。

所述覆膜可选择为EVA膜、聚碳酸酯膜和高聚物聚丙烯膜。

所述至少两个电极相对设置于该砂箱箱壁上，并使所述至少两个电极连接于外电路。

所述至少两个电极分别设置于该砂箱内不同位置，并分别通过柔性导线与外电路连接。

所述砂箱采用绝缘材料制备，或采用导电材料制备且所述砂箱箱壁设置有绝缘层以避免所述至少两个电极或砂模短路。

进一步包括一温控系统，该温控系统包括一温控装置以及一与该温控装置电连接的温度传感器；该温度传感器使用时设置于该砂箱内且包埋于该砂箱中，该温控装置与所述加热模组电连接且用于控制所述砂模的温度。

所述砂箱包括多层箱体，且每层箱体内均设置至少两个电极和一温度传感器。

一种陶瓷胚体成型系统，其包括：一陶瓷浆料室，该陶瓷浆料室用于制备凝胶注陶瓷浆料；以及与所述陶瓷浆料室相连的一陶瓷胚体成型装置；其中，所述陶瓷胚体成型装置为以上任意一项所述的陶瓷胚体成型装置。

与现有技术相比较，本实用新型提供的陶瓷胚体成型装置具有以下优点：一、该陶瓷胚体成型装置可根据陶瓷部件的形状和大小选择合适的砂箱，用于加工形状复杂、大尺寸的陶瓷部件；二、该陶瓷胚体成型装置所用造型用的型砂可预先加热或直接在砂箱内安装温控装置用于加热，而不需要加热整个装置，节约能源，操作方法简单，可批量生产；三、陶瓷浆料固化成型后，去掉砂箱，型砂可自行溃散，无需脱模，不会出现胚体变形现象。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的陶瓷胚体的成型装置的一种结构变型。

图3为本实用新型第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的陶瓷胚体的成型装置的另一种结构变型。

图4为本实用新型第二实施例提供的陶瓷胚体的成型系统的结构示意图。

主要元件符号说明

陶瓷胚体的成型系统	10，10A
		陶瓷胚体成型装置	100
砂箱	101
		电极插座	1012
型砂	102
		覆膜	103
加热模组	104
		电极插头	1042
温控系统	105
		温控装置	106
抽真空装置	107
		温度传感器	108
砂模	109
		型腔	1092
陶瓷浆料室	110
		腔室	112
进口	114
		出口	116
凝胶注陶瓷浆料	118
		真空振动台	120
电极	130

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型提供的陶瓷胚体的成型系统以及一种陶瓷胚体的成型方法作进一步详细说明。为了便于理解本实用新型的陶瓷胚体的成型方法，以下先介绍陶瓷胚体的成型系统。

本实用新型中涉及的“型砂”是指符合造型条件的颗粒、粉体、微珠等，并不限于砂粒；本实用新型中涉及的“砂模”是指由上述型砂形成的模型，也并不局限于由砂粒形成的模型；本实用新型中涉及的“砂箱”是指用于盛装上述型砂的箱体，也并不局限于只盛装砂粒。

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种陶瓷胚体的成型系统10，该成型系统包括一陶瓷浆料室110和一陶瓷胚体成型装置100。所述陶瓷浆料室110用于将配制凝胶注陶瓷浆料118并将该凝胶注陶瓷浆料118提供给该陶瓷胚体成型装置100。所述陶瓷胚体成型装置100用于将型砂102制备成带有型腔1092的砂模109，并将注入的凝胶注陶瓷浆料118制备成型。

所述陶瓷浆料室110包括一腔室112，一进口114，一出口116。所述腔室112用于盛装凝胶注陶瓷浆料118。所述进口114、出口116均与腔室112连通。该进口114用于通入配制凝胶注陶瓷浆料的原料。该出口116与所述陶瓷胚体成型装置100连接，用于将配制好的凝胶注陶瓷浆料118注入到该陶瓷胚体成型装置100中。所述陶瓷浆料室110的材料、形状和尺寸可以根据需要设计。

所述陶瓷胚体成型装置100包括一砂箱101，一型砂102，一覆膜103，一加热模组104，一抽真空装置107以及一温控系统105。

所述砂箱101包括至少一层箱体，且该箱体盛装造型用型砂102。所述砂箱101还可以用于固定或承载其它装置，如抽真空装置107、加热模组104以及温度传感器108等。具体地，所述砂箱101可由单层、双层或多层箱体构成。当所述砂箱101包括多层箱体时，每层箱体内均设置一加热模组104和温度传感器108。所述砂箱101的箱体结构可根据所制备陶瓷胚体的尺寸大小、形状而定。所述砂箱101的材料可为木质材料、金属材料、聚合物或陶瓷中的一种或多种。其中，所述金属材料包括不锈钢、铝合金、钢铁型材等中的一种或多种。所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚氯乙烯(PVC)，硬聚氯乙烯(UPVC)等中的一种或多种。本实施例中，所述砂箱101是由松木材料组成的四框结构，该四框的连接处利用乳胶密封，以防漏气。并且该四框连接处分布有UPVC塑料管连接形成的真空管路。该UPVC塑料管的管壁具有多个φ1.5mm的抽气孔，而且该UPVC塑料管外部包裹有250目的尼龙筛网，防止抽真空时型砂102被吸入真空管路。

所述型砂102的材料可为水洗石英砂、各种陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒材料中的一种或多种。所述型砂102的粒径为0.02mm-2mm。本实施例中，所述型砂102为粒径为0.075mm的石英砂颗粒。

所述覆膜103设置于所述型砂102的表面，起到密封的作用。当型砂102抽真空后，该覆膜103可紧贴附于所述型砂102的表面，以保持型砂102处于真空状态。同时，采用覆膜103覆盖型腔1092表面也可保持陶瓷凝胶注浆料处于密闭空间内，避免了氧阻聚的发生，可提高陶瓷胚体的质量。所述覆膜103的材料只要满足在真空负压条件下，在形成陶瓷凝胶胚体的反应温度内具有一定塑性变形能力即可。具体地，该覆膜103可为EVA膜、聚碳酸酯膜、高聚物聚丙烯膜中的一种。本实施例中，所述覆膜103为EVA膜。

所述加热模组104用于加热该砂箱101内填充的型砂102。所述加热模组104可包括多个加热体，所述加热体可为加热棒或者加热膜，所述加热体结构形式的选择可根据实际情况确定。所述加热体可设置于所述砂箱101箱壁上，也可设置于所述砂箱101内的型砂102中。当所述多个加热体同时设置于所述型砂102中，该多个加热体可通过一柔性导线连接于外电路中。具体地，所述加热棒可一端固定于所述砂箱101的箱壁上，另一端包埋于所述型砂102中，也可以全部包埋于型砂102中并通过柔性导线连接于外电路中。所述加热膜可设置于所述砂箱101的箱壁上，也可以直接设置于所述型砂102之中。另，在同一砂箱101中，在型砂102量大的位置，足够可包埋加热棒时，可设置加热棒；在型砂102量小的位置，不足以包埋加热棒时，可设置加热膜配合使用。

请参见图1，在一个实施例中，所述加热模组104可以为设置于该砂箱101内的箱壁上的加热棒。所述加热棒的一端固定于该箱壁上以方便拆卸，另一端悬空设置于所述砂箱101内，从而使得该加热棒可直接插入型砂102中进行加热。在另一个实施例中，所述加热模组104还可以为一贴合于该箱壁上或嵌于所述箱壁内的加热膜。请参见图2，在另一个实施例中，所述箱壁具有多个电极插座1012，所述加热模组104具有与该电极插座1012配合使用的电极插头1042，所述加热模组104使用时将该电极插头1042插入该电极插座1012。可以理解，通过在该砂箱101内的不同经度和纬度设置多个电极插座1012，可以方便的调节加热模组104的位置，或者选择加热模组104的数量，从而避免影响该砂模109的型腔1092。请参见图3，在另一个实施例中，所述加热模组104通过一柔性导线连接到该箱壁上，从而使所述加热模组104使用时可以设置于该砂箱101内任意位置。例如，所述加热模组104包括三个加热体且分别设置于型腔1092的侧面和底部。所述加热模组104包括至少一加热体，且该加热体均匀穿插于型砂102中，以确保所述型砂102均匀受热。所述加热模组104与所述砂箱101接触的部位可采用密封材料密封，以防止砂箱内抽真空时漏气。

所述温控系统105包括一温控装置106以及一与该温控装置106电连接的温度传感器108。该温度传感器108和加热模组104使用时设置于该砂箱101内且包埋于该型砂102中，该温控装置106与所述加热模组104电连接且用于控制所述砂模109的温度。请参见图3，在一个实施例中，所述温度传感器108也可以通过一柔性导线连接到该箱壁上，从而使得该温度传感器108使用时可以设置于该砂箱101内任意位置。可以理解，所述温控系统105为可选择结构，在对温度精度要求不高时，可以没有该温控系统105。

所述抽真空装置107包括真空泵、缓冲罐、真空管路、除尘器、真空阀门、滤网等（图中未示）。所述抽真空装置107通过真空管路将所述砂箱101抽为真空状态。

可以理解，所述陶瓷胚体的成型系统10进一步还可以包括一真空振动台120。该真空振动台120用于将型砂102振实。

本实用新型提供的陶瓷胚体的成型系统10，具有以下优点：一、该系统中陶瓷浆料室110与陶瓷胚体成型装置100连通，使得陶瓷胚体成型工艺简单、方便；二、该陶瓷胚体成型装置100具有一加热模组104，可以直接在砂箱101内加热型砂102，而不需要加热整个装置，节约能源，操作方法简单，可批量生产。

请参阅图4，本实用新型第二实施例提供一种陶瓷胚体的成型系统10A，该成型系统包括一陶瓷浆料室110和一陶瓷胚体成型装置100。本实用新型第二实施例提供的陶瓷胚体的成型系统10A与本实用新型第一实施例提供的陶瓷胚体的成型系统10的结构基本相同，其区别在于，所述陶瓷胚体成型装置100没有专门的加热模组，而是在该砂箱101内间隔设置至少两个电极130，用于向所述型砂102施加电压或电流。可以理解，本实施例的型砂102具有导电性，当电流通过时可以产生电阻热。

具体地，所述至少两个电极130可以为相对设置于该砂箱101箱壁上的两个导电薄膜。所述至少两个电极130还可以分别通过一柔性导线连接与该砂箱101的箱壁上，使所述电极130使用时可以设置于该砂箱101内不同位置。进一步，所述至少两个电极130可以与所述温控装置106电连接，通过该温控装置106控制砂模109温度。

可以理解，本实施例中，所述砂箱101需采用绝缘材料制备，或采用导电材料制备且所述砂箱箱壁设置有绝缘层以避免所述至少两个电极130或砂模109短路。

可以理解，本实施例中，所述型砂102可以为导电颗粒，所述导电颗粒可为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。所述型砂102也可以为导电颗粒与绝缘颗粒的混合体，所述绝缘颗粒为水洗石英砂、各种陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒中的一种或多种，所述导电颗粒可为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。

另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内作其它变化，当然这些依据本实用新型精神所作的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种陶瓷胚体成型装置，其包括：

一型砂，该型砂用于制备一砂模；

一砂箱，该砂箱包括至少一层箱体，且该箱体用于盛装所述型砂；

一覆膜，该覆膜用于使所述砂箱内的型砂保持密封；以及

一与该砂箱连接的抽真空装置；

其特征在于，所述型砂具有导电性，且进一步包括至少两个电极，所述至少两个电极间隔设置于该砂箱内且分别与所述砂模电接触，用于向所述型砂施加电压或电流。

2.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述型砂为导电颗粒，所述导电颗粒为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。

3.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述型砂为导电颗粒与绝缘颗粒的混合体，所述绝缘颗粒为水洗石英砂、陶瓷粉体、陶瓷微珠、玻璃微珠以及有机颗粒中的一种或多种，所述导电颗粒为直径小于2mm的空心或实心铝球、钢球。

4.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述覆膜选择为EVA膜、聚碳酸酯膜和高聚物聚丙烯膜中的一种。

5.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述至少两个电极相对设置于该砂箱箱壁上，并使所述至少两个电极连接于外电路。

6.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述至少两个电极分别设置于该砂箱内不同位置，并分别通过柔性导线与外电路连接。

7.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述砂箱采用绝缘材料制备，或采用导电材料制备且所述砂箱箱壁设置有绝缘层以避免所述至少两个电极或砂模短路。

8.如权利要求1所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，进一步包括一温控系统，该温控系统包括一温控装置以及一与该温控装置电连接的温度传感器；该温度传感器使用时设置于该砂箱内且包埋于该砂箱中，该温控装置与所述加热模组电连接且用于控制所述砂模的温度。

9.如权利要求8所述的陶瓷胚体成型装置，其特征在于，所述砂箱包括多层箱体，且每层箱体内均设置至少两个电极和一温度传感器。

10.一种陶瓷胚体成型系统，其包括：一陶瓷浆料室，该陶瓷浆料室用于制备凝胶注陶瓷浆料；以及与所述陶瓷浆料室相连的一陶瓷胚体成型装置；其特征在于，所述陶瓷胚体成型装置为如权利要求1至9任意一项所述的陶瓷胚体成型装置。