CN214040857U - 一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具，其包括冲头、阴模和底垫块；阴模为具有冲孔的筒状结构；冲头包括从上到下依次同轴连接的第一柱段、第二柱段和第三柱段；第一柱段的直径大于冲孔的直径，其顶部用于外接压机；第二柱段和第三柱段的直径均小于冲孔的直径，使两者能伸入冲孔中，通过与底垫块的配合作用对冲孔内装填的粉末进行压实；第三柱段的直径略小于阴模的内径，两者构成间隙配合或过渡配合；而第二柱段的直径小于第三柱段的直径，使冲头进入冲孔时第二柱段的外壁与冲孔的内壁之间构成环形的粉末容纳腔室。本实用新型能够使得压制和脱模过程较为容易，且结构简单，制作成本低廉，具有优异的应用前景。

Description

一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具

技术领域

本实用新型属于大腔体压机装置领域，具体涉及一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具。

背景技术

大腔体压机装置始于上世纪初Bridgman等发展的高压技术，包括两面顶压机与多面体压腔装置。多面体压腔装置包括四面体压机、六面体/顶压机及八面体压机(又称球分割高压装置)，其中四面体压腔已基本不再使用。六面顶压机又分为铰链式和拉杆式两种，六面体及八面体压腔所能达到的最高压力约为15～30GPa，国内有多家公司生产。六面顶压机是国内使用最广泛的大腔体压机，这种压机具有自对中性强、造价低、易操作等优点，是国内合成金刚石和立方氮化硼(cBN)等超硬材料的主要设备。

六面顶压机的高压技术广泛应用于地球科学领域(模拟地壳地幔环境中各类岩石反应)，材料合成领域(超导材料、超硬材料、陶瓷材料、绝缘材料、磁性材料、玻璃材料、铁电材料、生物材料、稀土材料)等。一般六面顶压机的试样尺寸为直径20mm*18mm，以上绝大多数领域的应用都首先需要进行混粉工艺，然后制备成预制块，最后进行试样组装进行高压试验。

但是，现有试样模具的冲头为一整段柱状结构，在与阴模配合压实粉末时，由于冲头与阴模之间贴合较为紧密，压实过程中多余的粉末会从两者之间的间隙溢漏，封堵冲头与阴模之间的空间，使得冲头从阴模中拔出时较为困难。因此，亟需设计一种能够便于压制和脱模的试样模具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具，其包括冲头、阴模和底垫块；所述阴模为具有冲孔的筒状结构；

所述底垫块包括第一柱体和第二柱体，第一柱体同轴贴合固定于第二柱体的上方；第一柱体的直径略小于冲孔的直径，第二柱体的直径大于冲孔的直径，使底垫块能同轴装配于冲孔的底部，用于封堵冲孔的底端；

所述冲头包括从上到下依次同轴连接的第一柱段、第二柱段和第三柱段；第一柱段的直径大于冲孔的直径，其顶部用于外接压机；第二柱段和第三柱段的直径均小于冲孔的直径，使两者能伸入冲孔中，通过与底垫块的配合作用对冲孔内装填的粉末进行压实；所述第三柱段的直径略小于阴模的内径，两者构成间隙配合或过渡配合；而第二柱段的直径小于第三柱段的直径，使冲头进入冲孔时第二柱段的外壁与冲孔的内壁之间构成环形的粉末容纳腔室。

作为优选，所述冲孔的顶端和底端均沿周向设有向外扩大的第一倒角。

进一步的，所述第一倒角设置为3mm*45°。

作为优选，所述冲孔的内径为19～21mm，外径为79～81mm，高度为69～71mm。

进一步的，所述第一柱体的直径为18～20mm，高度为5～7mm；第二柱体的直径为49～51mm，高度为11～13mm。

更进一步的，所述第一柱段的直径为29～31mm，高度为29～31mm；第二柱段的直径为15～17mm，高度为37～39mm；第三柱段的直径为19～21mm，高度为 31～33mm。

作为优选，所述第二柱段和第三柱段的连接处设有第二倒角。

进一步的，所述第二倒角设置为2mm*45°。

作为优选，还包括用于脱模的取模底座，该取模底座为筒状的中空结构，内径大于冲孔的直径，高度高于冲孔的高度。

进一步的，所述取模底座的内径为59～61mm，外径为79～81mm，高度为 69～71mm。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型粉末试样模具的冲头具有三段式结构，其中第一柱段用于连接外部的压机，冲头进入冲孔时第二柱段的外壁与冲孔的内壁之间构成环形的粉末容纳腔室，第三柱段用于与底垫块相配合对冲孔内装填的粉末进行压实。由于本实用新型设置了直径较小的第二柱段，使用时能够与冲孔内壁形成用于容纳多余粉末的容纳腔室。在压实过程中，多余的粉末从第三柱段与阴模之间的间隙中溢出，被收集在该腔室中，由于该腔室的空间较大，停留在该腔室中的粉末不会在高压作用下被压实，因此，当冲头从阴模中拔出时较为容易。除此之外，本实用新型的结构简单，制作成本低廉，具有优异的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型试样模具对粉末冲压时的装配结构示意图；

图2为本实用新型试样模具中底垫块的(a)俯视示意图和(b)正视示意图；

图3为本实用新型试样模具中阴模的(a)俯视示意图和(b)正视示意图；

图4为本实用新型试样模具中冲头的(a)俯视示意图和(b)正视示意图；

图5为取模底座的(a)俯视示意图和(b)结构示意图；

图中附图标记为：1、冲头；11、第一柱段；12、第二柱段；13、第三柱段； 2、阴模；3、底垫块；31、第一柱体；32、第二柱体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本实用新型提供的一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具，该粉末试样模具包括冲头1、阴模2和底垫块3。

如图3所示，阴模2为具有冲孔的筒状结构，冲孔可以与阴模2同轴布置。为了避免被压实的粉末试样在脱模过程中被损坏，可以在冲孔的顶端和底端均沿周向开设向外扩大的第一倒角，即冲孔顶端的倒角为正漏斗形状，冲孔底端的倒角为倒漏斗形状。该倒角的角度应当相对平缓，且尺寸不宜过大，在本实施例中，可以将该第一倒角设置为3mm*45°。

如图2所示，底垫块3包括第一柱体31和第二柱体32，第一柱体31贴合固定于第二柱体32的上方，且第一柱体31和第二柱体32之间同轴设置。第一柱体31的直径应略小于冲孔的直径，第二柱体32的直径应大于冲孔的直径，该种设置使得第一柱体31能伸入冲孔的底部形成间隙配合或过渡配合，而第二柱体32将冲孔的底部封堵。即底垫块3能同轴装配于冲孔的底部，并将冲孔的底端进行封堵，防止冲孔内填充的待压实粉体从底部泄漏。

如图4所示，冲头1包括同轴连接的第一柱段11、第二柱段12和第三柱段13，第一柱段11、第二柱段12和第三柱段13从上到下依次固定连接。第一柱段11的直径大于冲孔的直径，其顶部用于外接压机。第二柱段12和第三柱段 13的直径均小于冲孔的直径，使第二柱段12和第三柱段13均能从上部伸入冲孔中，通过与底垫块3的配合作用对冲孔内装填的粉末进行压实。第三柱段13 的直径略小于阴模2的内径，两者构成间隙配合或过渡配合。而第二柱段12的直径小于第三柱段13的直径，使冲头1进入冲孔时第二柱段12的外壁与冲孔的内壁之间构成环形的粉末容纳腔室。为了便于从第三柱段与阴模之间的间隙中溢出的多余粉末进入该粉末容纳腔室，可以在第二柱段12和第三柱段13的连接处开设第二倒角，该倒角从第二柱段12到第三柱段13逐渐扩大形成类倒漏斗结构。该倒角的角度应当相对平缓，且尺寸不宜过大，在本实施例中，可以将该第二倒角设置为2mm*45°。

如图5所示，本实用新型还设计了一种用于脱模的取模底座，该取模底座为筒状的中空结构，内径大于冲孔的直径，高度高于冲孔的高度。当通过底垫块3 与冲头配合作用压实好粉体后，取下底垫块3，将其余部分放置在取模底座上方，通过冲头从压实粉体的上方作用，将压实粉体从冲孔中推出至取模底座的筒状内腔中。

在本实施例中，冲孔的内径为19～21mm，外径为79～81mm，高度为69～71mm。第一柱体31的直径为18～20mm，高度为5～7mm。第二柱体32的直径为49～51mm，高度为11～13mm。第一柱段11的直径为29～31mm，高度为29～31mm。第二柱段12的直径为15～17mm，高度为37～39mm。第三柱段13的直径为19～21mm，高度为31～33mm。取模底座的内径为59～61mm，外径为79～81mm，高度为 69～71mm。

实施例

在本实施例中，各部件的连接方式如上所述，规格尺寸具体如下：冲孔的内径为20mm，外径为80mm，高度为70mm。第一柱体31的直径为18.8mm，高度为6mm。第二柱体32的直径为50mm，高度为12mm。第一柱段11的直径为 30mm，高度为30mm。第二柱段12的直径为15.8mm，高度为38mm。第三柱段13的直径为19.8mm，高度为32mm。取模底座的内径为60mm，外径为80mm，高度为70mm。

该粉末试样模具在使用时，具体如下：

1)首先将所需的金属粉和Al₂O₃陶瓷球按照所需的比例在球磨混粉机中充分混粉均匀后，取出备用，作为待压实的粉体。

2)利用规格为10t压机和粉末试样模具将待压实的粉体预制成直径20mm、高18mm左右的预制块，具体如下：

21)首先将底垫块和阴模组装在一起，然后待压实的粉体放入阴模的冲孔中，最后从上方将冲头放入冲孔中，冲头的第一柱体顶端对准压机。通过压机的压力作用使冲孔内的粉体压实，形成预制块。

22)将底垫块从阴模底部取下，将去掉底垫块的其余部分同轴放置在取模底座的上方，使得阴模的冲孔完全被取模底座的筒状内腔所覆盖。将冲头从冲孔的上方放入并施加一定的压力，将预制块从冲孔中推出至取模底座的筒状内腔中，随后去除预制块，完成粉体的压实过程。

3)将预制块处理后，即清除预制块表面的杂质，打磨预制块的上下表面使得预制块的高度为所需高度(如18mm)，将其组装并进行后续的高压凝固试验。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于六面顶压机大腔体的粉末试样模具，其特征在于，包括冲头(1)、阴模(2)和底垫块(3)；所述阴模(2)为具有冲孔的筒状结构；

所述底垫块(3)包括第一柱体(31)和第二柱体(32)，第一柱体(31)同轴贴合固定于第二柱体(32)的上方；第一柱体(31)的直径略小于冲孔的直径，第二柱体(32)的直径大于冲孔的直径，使底垫块(3)能同轴装配于冲孔的底部，用于封堵冲孔的底端；

所述冲头(1)包括从上到下依次同轴连接的第一柱段(11)、第二柱段(12)和第三柱段(13)；第一柱段(11)的直径大于冲孔的直径，其顶部用于外接压机；第二柱段(12)和第三柱段(13)的直径均小于冲孔的直径，使两者能伸入冲孔中，通过与底垫块(3)的配合作用对冲孔内装填的粉末进行压实；所述第三柱段(13)的直径略小于阴模(2)的内径，两者构成间隙配合或过渡配合；而第二柱段(12)的直径小于第三柱段(13)的直径，使冲头(1)进入冲孔时第二柱段(12)的外壁与冲孔的内壁之间构成环形的粉末容纳腔室。

2.根据权利要求1所述的粉末试样模具，其特征在于，所述冲孔的顶端和底端均沿周向设有向外扩大的第一倒角。

3.根据权利要求2所述的粉末试样模具，其特征在于，所述第一倒角设置为3mm*45°。

4.根据权利要求1所述的粉末试样模具，其特征在于，所述冲孔的内径为19～21mm，外径为79～81mm，高度为69～71mm。

5.根据权利要求4所述的粉末试样模具，其特征在于，所述第一柱体(31)的直径为18～20mm，高度为5～7mm；第二柱体(32)的直径为49～51mm，高度为11～13mm。

6.根据权利要求4或5任一所述的粉末试样模具，其特征在于，所述第一柱段(11)的直径为29～31mm，高度为29～31mm；第二柱段(12)的直径为15～17mm，高度为37～39mm；第三柱段(13)的直径为19～21mm，高度为31～33mm。

7.根据权利要求1所述的粉末试样模具，其特征在于，所述第二柱段(12)和第三柱段(13)的连接处设有第二倒角。

8.根据权利要求7所述的粉末试样模具，其特征在于，所述第二倒角设置为2mm*45°。

9.根据权利要求1所述的粉末试样模具，其特征在于，还包括用于脱模的取模底座，该取模底座为筒状的中空结构，内径大于冲孔的直径，高度高于冲孔的高度。

10.根据权利要求9所述的粉末试样模具，其特征在于，所述取模底座的内径为59～61mm，外径为79～81mm，高度为69～71mm。

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