CN205735429U

CN205735429U - 一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置

Info

Publication number: CN205735429U
Application number: CN201620712024.4U
Authority: CN
Inventors: 李圆圆; 杨静; 尹昌耕; 段盼盼; 刘桂良
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2026-07-07

Abstract

本实用新型公开了一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，解决了常规模具制得的生坯在烧结时样品易发生弯曲变形，样品尺寸与标准尺寸存在偏差的问题。本实用新型包括底座和模具，所述模具包括放置在底座上且具有样品通槽（1）的阴模（2），底端与底座连接且顶端位于样品通槽（1）内的下冲头（3），以及底端位于样品通槽（1）内的上冲头（4）。本实用新型具有使制得的生坯上下两面受力相同，生坯密度均匀，在烧结过程中无弯曲或扭曲现象，表面光洁度好，可直接用于陶瓷的弯曲强度测试等优点。

Description

一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置

技术领域

本实用新型涉及一种样品的成型装置，具体涉及一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置。

背景技术

陶瓷弯曲强度是陶瓷材料的一项重要力学性能指标，按《精细陶瓷高温弯曲强度试验方法》，样品的尺寸为4 mm×3 mm×(40-50)mm，大多数陶瓷弯曲强度测试样品制备是在大块陶瓷样品上通过机械加工的方法切割出长条状芯块，如文献《电弧熔炼合成Ti_3SiC_2_TiC复合物的微观组织和高温弯曲强度》、《真空中多孔氮化硅的高温弯曲强度》所描述的弯曲强度测试方法。大多数陶瓷芯块呈脆性，硬度高，强度低，加工成品率低，因此制备成本高。陶瓷弯曲强度测试用芯块也可先设计出用于陶瓷成型的模具，用钢模成型方法制备出陶瓷生坯，再把生坯放到烧结炉中烧结，制得陶瓷弯曲强度测试用样品。

由于弯曲强度测试用样品呈细长状，制备比较困难，使用常规模具成型则会出现生坯断裂，掉边掉角等缺陷，样品在烧结时易发生变形、后期加工量大。在前期试验中，使用常规模具单向压制成型时，制得芯块易出现掉边掉角现象，由于生坯密度不均匀，芯块在烧结过程中发生严重弯曲变形，后期的加工非常困难，易出现芯块断裂现象，这是由于生坯模具设计不合理造成的。因此模具的结构是影响弯曲强度测试用样品制备成功与否的关键。但到目前为止没有用于弯曲强度测试芯块制备的专用模具，用常规模具制得的生坯在烧结时样品易发生弯曲变形，样品尺寸与标准尺寸存在偏差会影响弯曲测试结果的准确性，以致无法得到准确的弯曲强度测试结果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：常规模具制得的生坯在烧结时样品易发生弯曲变形，样品尺寸与标准尺寸存在偏差会影响弯曲测试结果的准确性，以致无法得到准确的弯曲强度测试结果，目的在于提供解决上述问题的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，包括底座和模具，所述模具包括放置在底座上且具有样品通槽的阴模，底端与底座连接且顶端位于样品通槽内的下冲头，以及底端位于样品通槽内的上冲头。

通过上述结构的设置，使生坯在成型时上下表面受力均匀，可方便的制备出陶瓷弯曲强度测试用生坯，该生坯的烧结芯块无弯曲与扭曲现象，表面光洁度好，因而该芯块可直接用于弯曲强度测试。

进一步，所述底座包括弹性装置，固定在弹性装置顶端的阴模支撑装置，以及保证阴模支撑装置在竖直方向上做直线运动的阴模支撑台。通过上述结构的设置，在成型时阴模可上下浮动，更好地使生坯上下两面受力相同，进而使生坯的表面密度更加均匀。

为了能使阴模支撑装置做直线上下运动，进而保证阴模移动的稳定性，所述阴模支撑台为具有槽体的台体，该弹性装置设置在该槽体内，该槽体顶端具有限定阴模支撑装置移动方向的导孔。

为了能有效调整弹性装置在槽体内的位置，进而促使弹性装置上的阴模支撑台能够有效对阴模进行支撑，进而使阴模支撑台与阴模之间存在间隙，方便调整下冲头位于，所述槽体为通槽，该槽体底端螺纹连接有安装座。

为了避免阴模支撑装置移出导孔，导致阴模运动不稳定，所述阴模支撑装置底端设置有限位块。

优选地，所述阴模支撑装置呈杆状结构，阴模支撑装置的数量为四个，该四个阴模支撑装置在底座内对称设置。

优选地，所述样品通槽的形状与样品形状相匹配，所述下冲头顶端和上冲头底端的形状与样品通槽的形状相匹配。

所述下冲头的底面和上冲头的顶面上均设置有倒角件。通过上述倒角件的设置可压制出带倒角的生坯，该生坯经烧结后，可不经过机加工，直接用于陶瓷材料的弯曲强度测试，制备更加简便。

进一步，所述倒角件的纵向截面呈三角形，该三角形的长边为直线或弧线。

由于不同的粉料松装密度有差别，所述下冲头与底座之间还设置有垫片，本实用新型通过垫片来调整下冲头的位置，进而有效调整装粉量。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型与常规模具单面压制相比，生坯在成型时上下表面受力更加均匀，进而使生坯的密度均匀，避免了芯块烧结变形的问题；

2、本实用新型制备出的生坯密度均匀性好，在烧结过程中不变形，烧结毛坯接近标准样件，光面光洁度好，可直接进行弯曲强度测试；

3、本实用新型结构的设置，不需机加工倒角，操作更加简便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1中A处的放大结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-样品通槽，2-阴模，3-下冲头，4-上冲头，5-弹性装置，6-阴模支撑装置，7-阴模支撑台，8-安装座，9-倒角件，10-垫片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，包括底座和模具，所述模具包括放置在底座上且具有样品通槽1的阴模2，底端与底座连接且顶端位于样品通槽1内的下冲头3，以及底端位于样品通槽1内的上冲头4。

采用本实用新型的装置进行样品的生胚制作时，只需将阴模2放置到底座上，然后将下冲头3放置到样品通槽1内，使底座对下冲头3底端进行支撑，然后在下冲头3顶端的样品通槽1内放入粉料，然后将上冲头4底端伸入样品通槽1内，并对样品通槽1施加压力，进而对粉料进行压制，即可有效制成样品生胚。

在本实用新型中，为了能使操作更加简便，可以将样品通槽1的形状设置为与样品形状相匹配，同时，下冲头3顶端和上冲头4底端的形状与样品通槽1的形状相匹配，通过上述设置可使压制后的粉料形成与测试用样品形状相一致的生胚，减少后期切割等工序。

同时，如图1和图2所示，为了方便样品测试时的安装，所述下冲头的顶面和上冲头的底面上均设置有倒角件9。通过该倒角件9的设置即可有效在压制生胚过程中，使生胚上直接形成倒角，减少样品的机加工工序，进一步使样品制作的操作更加简便。因倒角处的切割面可以是平面，也可以是弧面，因而，本实用新型中该倒角件9的纵向截面设置成三角形，且该三角形的长边优选为直线或弧线，进而可有效将生胚的倒角面制备成平面或弧面。

众所周知，倒角均是位于样品的端部，因本实用新型中陶瓷弯曲强度测试用样品主要呈长方体结构，因而本实施例中该倒角件9位于端面的长边位置处，即，该下冲头顶面的两条长边上分别设置有一个倒角件9，该上冲头底面的两条长边上也分别设置有一个倒角件9，如图2所示。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例优化了底座的结构，使制作出的生胚密度更加均匀，避免生胚烧结过程中变形的问题。本实施例的具体设置如下：

所述底座包括阴模支撑台7、弹性装置5和阴模支撑装置6。

本实施例中该阴模支撑台7为具有通槽的台体，该弹性装置5为弹簧，该阴模支撑装置6为杆状结构。

所述阴模支撑装置6的数量可以设置为多个，本实施例中优选为四个，因而本实施例中该弹簧的数量以及台体内通槽的数量也分别设置为四个，每个通槽内设置一个弹簧，每个弹簧上安装一个阴模支撑装置6。上述四个阴模支撑装置6在底座内对称设置，如图1所示。

进一步地，所述通槽顶端还具有导孔，通过导孔的设置保证了阴模支撑装置6在竖直方向上做直线运动，且每个阴模支撑装置6的底端还设置有限位块，进而避免阴模支撑装置6移出，进而有效提高了阴模2移动的稳定性。

为了能有效使阴模支撑装置6上放置阴模2时，该阴模2与阴模支撑台7之间存在间隙，该通槽底端螺纹连接有安装座8。通过安装座8的设置即可有效调整弹簧在通槽内的位置，进而调整阴模支撑装置6的高度，使其能完全支撑阴模4的重量。

实施例3

本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：本实施例中所述下冲头3与底座之间还设置有垫片10，如图1所示。通过垫片10的设置有效适用于不同松装密度的粉料进行生胚的压制。

采用本实施例的装置进行UO₂样品和ZrO₂样品制备的具体实现过程分别如下：

称取UO₂粉末，加入0.5%的粘结剂，混料，烘干，制粒，把模具放置于底座上，阴模支撑装置6支撑阴模2，在阴模支撑台7上放置垫片10，用垫片10调节下冲头3的位置，上冲头4和下冲头3压制面长边有45度倒角，把下冲头3底端放置于垫片10上，下冲头3顶端放置于阴模2的样品通槽1中，填粉，粉料铺平，装上上冲头4。用液压机在300MPa的成型压力下进行压制，保压10秒，压制结束后，把模具翻转，放置于阴模支撑装置6上，在下冲头3外套上脱模套，在液压机压力下脱模，制得长条状生坯。生坯在氢气烧结炉中脱脂，烧结制得用于UO₂弯曲强度测试用的样品。

称取一定的ZrO₂粉末，加入0.5%的粘结剂，混料，烘干，制粒，把模具放置于底座上，阴模支撑装置6支撑阴模2，在阴模支撑台7上放置垫片10，用垫片10调节下冲头3的位置，上冲头4和下冲头3压制面长边有圆角，把下冲头3底端放置于垫片10上，下冲头3顶端放置于阴模2的样品通槽1中，填粉，粉料铺平，装上上冲头。用液压机在200MPa的成型压力下进行压制，保压10秒，压制结束后，把模具翻转，放置于阴模支撑装置6上，在下冲头3外套上脱模套，在液压机压力下脱模，制得长条状生坯。生坯在氢气烧结炉中脱脂，烧结制得用于ZrO₂弯曲强度测试用的样品。

采用本实施例中上述方法制成的样品不用加工即可直接用于弯曲强度测试。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，包括底座和模具，所述模具包括放置在底座上且具有样品通槽（1）的阴模（2），底端与底座连接且顶端位于样品通槽（1）内的下冲头（3），以及底端位于样品通槽（1）内的上冲头（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述底座包括弹性装置（5），固定在弹性装置（5）顶端的阴模支撑装置（6），以及保证阴模支撑装置（6）在竖直方向上做直线运动的阴模支撑台（7）。

3.根据权利要求2所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述阴模支撑台（7）为具有槽体的台体，该弹性装置（5）设置在该槽体内，该槽体顶端具有限定阴模支撑装置（6）移动方向的导孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述槽体为通槽，该槽体底端螺纹连接有安装座（8）。

5.根据权利要求4所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述阴模支撑装置（6）底端设置有限位块。

6.根据权利要求2～5任一项所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述阴模支撑装置（6）呈杆状结构，阴模支撑装置（6）的数量为四个，该四个阴模支撑装置（6）在底座内对称设置。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述样品通槽（1）的形状与样品形状相匹配，所述下冲头（3）顶端和上冲头（4）底端的形状与样品通槽（1）的形状相匹配。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述下冲头（3）的底面和上冲头（4）的顶面上均设置有倒角件（9）。

9.根据权利要求8所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述倒角件（9）的纵向截面呈三角形，该三角形的长边为直线或弧线。

10.根据权利要求1～5任一项所述的一种用于陶瓷弯曲强度测试用样品的成型装置，其特征在于，所述下冲头（3）与底座之间还设置有垫片（10）。