CN216419301U - 一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，包括：内样品管；聚压环，包括若干环设于内样品管外的分瓣式承压块，两相邻分瓣式承压块之间设有间隙；分瓣式承压块材质为聚晶金刚石；内承压环，环设于聚压环外，与聚压环过盈装配。将体积较大的整体式的聚晶金刚石承压转变为分瓣式承压块，既降低了成本，又降低了加工难度；另外施加到聚压环上的一部分张力可通过两相邻分瓣式承压块之间的间隙释放出去，避免了聚压环由于施加压力过大导致的损坏；通过在聚压环外过盈装配内承压环，一方面，可将聚压环释放的压力箍在内部，不会让压力全部消散，避免了压力泄露，保证了内样品管始终处于高压环境，另一方面可固定分瓣式承压块，维持其整体性。

Description

一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具

技术领域

本申请涉及超高压合成技术领域，具体涉及一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具。

背景技术

目前，用于超硬材料合成的高压装备主要为六面顶压机和两面顶压机，六面顶压机因为制造成本低，可操作性型强而广泛应用，是人工合成金刚石和复合片企业常用的设备。但六面顶压机也具有压力传递效率低，吨位有效利用率低和合成产品质量偏差的缺点。两面顶压机是世界上最早的高压合成装置，在超高压产品的研究和生产领域长期处于主导地位，具有压力利用率高，温度场均匀，结构简单，更容易实现自动化操作，非常适合高质量超硬材料，如宝石级金刚石，PCBN等高附加值产品的研发制造。但是，近些年，两面顶压机发展较为缓慢，主要受限于两面顶压机的核心部分----超高压模具的设计和制造。

为了追求更高的合成压力和温度，两面顶压机使用的模具需要经受极高的压力和温度。所述模具包括内样品管和环设于内样品管外的硬合金承压环，早期为了满足高压高温的要求，将承压环的体积做的足够大来承受更高的压力，但随着而来的是硬质合金加工困难，成本增高，体积过于庞大，已经不适合研究或工业应用。后期，将硬合金承压环改变为聚晶金刚石材质，并通过在其外壁缠绕钢丝或预应变环来增大承压能力，从而减小内部聚晶金刚石承压环的尺寸，但是会出现内部承压环在高压下易断裂的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，包括：

内样品管；

聚压环，包括若干环设于所述内样品管外的分瓣式承压块，两相邻所述分瓣式承压块之间设有间隙；所述分瓣式承压块材质为聚晶金刚石；

内承压环，环设于所述聚压环外，与所述聚压环过盈装配。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述内承压环外环设有多层预应变环，用于防止内腔崩裂。

根据本申请实施例提供的技术方案，最外层所述预应变环外环设有外承压环，用于防止所述预应变环崩裂。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述内样品管为陶瓷或者石墨材质的圆筒。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述内承压环为碳化钨硬质合金材质。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述预应变环为2～6层，由内向外，厚度逐渐增加。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述外承压环过盈装配于最外层所述预应变环外侧，由高韧性金属材料制成。

综上所述，本申请提出一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，通过在所述内样品管外环设聚晶金刚石材质的聚压环，聚压环由若干分瓣式承压块组成，两相邻分瓣式承压块之间存在间隙，施加到聚压环上的一部分压力可通过此间隙释放出去，避免了聚压环由于承受压力过大导致的断裂问题；通过在聚压环外过盈装配内承压环，一方面，可将聚压环释放的压力箍在内部，不会让压力全部消散，避免了压力泄露，保证了内样品管始终处于高压环境，另一方面可固定分瓣式承压块，维持其整体性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具的结构示意图；

图中所述文字标注表示为：

1、内样品管；2、聚压环；21、分瓣式承压环；3、内承压环；4、预应变环；5、外承压环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

诚如背景技术中提到的，针对现有技术中的问题，本申请提出了一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，如图1所示，包括：

内样品管1；本实施例中所述内样品管1为内径2～8mm，高度5～10mm的薄壁圆筒，生产时，所述内样品管1内的碳粉经过两面顶压机加压后可形成了圆形金刚石。

聚压环2，包括若干环设于所述内样品管1外的分瓣式承压块21，两相邻所述分瓣式承压块21之间设有间隙；所述分瓣式承压块21材质为聚晶金刚石；早期的聚压环采用碳化钨材质，但在高温高压的环境下强度不够大，利用扩大其体积使其承受更大的压力，但是碳化钨较重很难加工，故使用聚晶金刚石材质替代所述碳化钨材质；可选地，所述分瓣式承压块21为8块或16块，组成环形模具，内孔上下倒角为30～40°，将体积较大的整体式的聚晶金刚石承压转变为分瓣式承压块，既降低了成本，又降低了加工难度；另外施加到所述聚压环2上的一部分张力可通过两相邻所述分瓣式承压块21之间的所述间隙释放出去，避免了所述聚压环2由于施加压力过大导致的损坏。

内承压环3，环设于所述聚压环2外，与所述聚压环2过盈装配，通过过盈配合，使得所述内承压环3和所述聚压环2紧密接触防止了在施压过程中出现滑动、位移，产生压力泄露的情况，所述内承压环3，一方面可将所述聚压环2释放的压力箍在内部，不会让压力全部消散，避免了压力泄露，保证了所述内样品管1始终处于高压环境，另一方面可固定所述分瓣式承压块21，维持其整体性。

进一步地，如图1所示，所述内承压环3外环设有多层预应变环4，用于防止内腔崩裂。所述预应变环4像一个具有一定应力的钢环，装配完成后向内有挤压应力，当所述两面顶压机沿上下方向向模具施压时，所述内样品管1内部的力是向外的，向外张力和向内的所述预应变环4提供的应力可抵消，从而提高了内部的承压能力，维持了内部的高压环境。

可选地，所述预应变环4为2～6层，由内向外，厚度逐渐增加。所述预应变环4为金属材质，多层所述预应变环4的设计，采用递增多层重叠包套设计，可以提供足够强的径向刚性约束力的同时，利用所述预应变环4的压力吸收功能，缓解压力释放，降低了内腔崩裂的风险。

进一步地，如图1所示，最外层所述预应变环4外环设有外承压环5，用于防止所述预应变环4崩裂。优选地，所述外承压环5过盈装配于最外层所述预应变环4外侧，由高韧性金属材料制成。由于所述预应变环4为多层环，套设于所述内承压环3外，其厚度不是很厚，在压力非常大的极端情况下，当内部的张力大于所述预应变环4向内的应力时，所述预应变环4极易崩裂或者向外胀开，故需要一个力将其箍住，故所述外承压环5需是塑性较高的高韧性金属材料，一方面不会让所述预应变环4的应力向外扩张，另一方面，可支撑整个模具整体，使其维持整体环状。

实施例2

在实施例1的基础上，优选地，所述内样品管1为陶瓷或者石墨材质的圆筒，由于所述内样品管1要承受较大的压力，为了避免其损坏，并保证其内部环境具有较高的压力，所述内样品管1需具有较强的传压性能，故选用传压性能较强的陶瓷或者石墨材质。

优选地，所述内承压环3为碳化钨硬质合金材质。所述分瓣式承压块21在承受压力后会向外释放压力，为了不让压力泄露，需要将力保留在所述内样品管1内，使其始终保持高压环境，若采用金属虽然可以达到箍住所述分瓣式承压块21的作用，但是由于金属的形变较大，故内部压力会通过金属全部释放出处，由于所述碳化钨硬质合金材质具有高强度和低形变性，故选用所述碳化钨硬合金材质；所述内承压环3为一体式结构，可以有效地承受所述分瓣式承压块21径向传递的压力，同时保证内部的压力不外泄，提高了内腔高压环境的稳定性。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于，包括：

内样品管(1)；

聚压环(2)，包括若干环设于所述内样品管(1)外的分瓣式承压块(21)，两相邻所述分瓣式承压块(21)之间设有间隙；所述分瓣式承压块(21)材质为聚晶金刚石；

内承压环(3)，环设于所述聚压环(2)外，与所述聚压环(2)过盈装配。

2.根据权利要求1所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：所述内承压环(3)外环设有多层预应变环(4)，用于防止内腔崩裂。

3.根据权利要求2所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：最外层所述预应变环(4)外环设有外承压环(5)，用于防止所述预应变环(4)崩裂。

4.根据权利要求1所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：所述内样品管(1)为陶瓷或者石墨材质的圆筒。

5.根据权利要求1所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：所述内承压环(3)为碳化钨硬质合金材质。

6.根据权利要求2所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：所述预应变环(4)为2～6层，由内向外，厚度逐渐增加。

7.根据权利要求3所述的小型两面顶压机用分瓣式超高压模具，其特征在于：所述外承压环(5)过盈装配于最外层所述预应变环(4)外侧，由高韧性金属材料制成。

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