CN2743348Y - 用于热压烧结环状产品的热压模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于热压烧结环状产品的热压模具。本实用新型就是为了克服现有技术容易导致热压产品开裂的问题，提供一种具有微量自我调节芯模内径尺寸能力的模具结构。本实用新型它包括由石墨制成的阴模和由内筒和外筒组合构成的组合芯模，外筒壁薄、且筒壁上没有缺口，内筒壁较厚，沿轴向开有缺口。本实用新型的优点：由两个圆筒组合形成的芯模在热压烧结后的冷却阶段，可以在一定的由于烧结产品和石墨热失配造成的热应力的作用下产生径向收缩，从而缓解了热应力，避免了烧结产品被胀裂。

Description

用于热压烧结环状产品的热压模具

技术领域：

本实用新型涉及热压烧结特种陶瓷、陶瓷基复合材料、粉末冶金产品等先进材料的生产工艺。

背景技术：

热压烧结是特种陶瓷等材料烧结工艺中十分重要的一种。热压烧结产品是各种烧结方式中制品性能最好的一种工艺措施，有些特殊用途的材料及器件只能采用热压烧结工艺制造。

热压烧结工艺中，被烧结的粉末预先成型或不经预先成型直接放入石墨等材料制成的模具中，然后将整个系统放入热压烧结炉内部。在升温烧结的同时，由热压烧结炉外的液压活塞推动加压头移动，对被烧结产品产生很大的机械压力，在此压力和高温的共同作用下，被烧结粉末收缩烧结成与模具容腔形状一致的致密块体材料产品。由于有很大的机械压力作用，该工艺能使原来很难甚至不能烧结的材料烧结成致密块体，使烧结体具有最高的性能。

现有的热压模具一般由石墨材料制成。因为热压过程要经历很高的温度，因此要求模具材料在高温下依然要保持较高的强度，尤其是在1000℃以上的高温区。石墨材料是比较理想的热压模具材料。但是石墨的热膨胀系数往往比被烧结产品的热膨胀系数小，这样在热压烧结环状产品时就存在很大的问题。烧结后，整个系统温度随炉温逐级降低，由于烧结产品的热膨胀系数大于石墨内芯的热膨胀系数，造成两者间产生热应力，石墨模具受径向压应力，环状产品在周向上产生张应力，随温度的逐渐降低，由热膨胀系数不同造成的热应力越来越大，当产品的张应力达到其强度极限后，热应力的进一步加大将导致环状产品开裂。尤其对于热膨胀系数差别较大、烧结尺寸较大的环状产品，如直接利用图1所示的模具烧结，根本不能成功烧结出不开裂的环状产品。

实用新型内容：

本实用新型就是为了克服上述现有技术所存在的问题，提供一种具有微量自我调节芯模直径尺寸能力的模具结构。

本实用新型的技术方案如下：它包括由石墨制成的阴模、内筒和环状上下压头，其特征在于：由石墨制成的内筒和外筒组合构成组合芯模，外筒壁薄、且筒壁上没有缺口，内筒壁较厚，沿轴向开有缺口。

本实用新型的优点：由两个圆筒组合形成的芯模在热压烧结后的冷却阶段，可以在一定的由于烧结产品和石墨热失配造成的热应力的作用下产生径向收缩，从而缓解了热应力，避免了烧结产品被胀裂。

附图说明：

图1为普通热压环状产品模具结构示意图。

图2为本实用新型模具结构示意图。

标号说明：1阴模、2热压产品、3上压头、4模具内芯  5下压头  6组合芯模内筒  7组合芯模外筒、8缺口。

具体实施方式：

如图2所示，本实用新型包括由石墨制成的阴模1以及由组合芯模内筒6和组合芯模外筒7组合形成的组合芯模，组合芯模外筒7的壁薄、且筒壁上没有缺口，组合芯模内筒6的壁较厚，沿轴向开有缺口8。

组合芯模外筒7的作用是在热压烧结过程中在内筒的支撑下保持芯模是一个完整的圆柱体；在随后的冷却过程中，随热应力的增加，组合芯模内筒6受到的压应力使其缺口逐级减小，从而使其直径减小，失去组合芯模内筒6支撑的组合芯模外筒7很快破裂向内缩变，使整个芯模直径有所减小，从而缓解了环状产品受到的周向张力，避免产品被胀裂。

组合芯模内筒6的壁厚度随所用石墨等材料的强度和弹性模量及尺寸的变化而不同。如：组合芯模内筒6外径为r，壁厚为h，石墨弹性模量为E，在径向压应力为σ时组合芯模内筒6外径缩小Δr，则各量之间近似有如下关系

$\mathrm{\σ}=\frac{\mathrm{\Δr}}{r}\mathrm{Eh}$

为了便于脱模，组合芯模由有一定锥度配合的内外双圆筒组成。

热压压力一般为20～30Mpa，烧结材料的断裂强度一般为300～100Mpa，h的选择要使在热压压力下Δr可以忽略不计，而在热应力达到烧结材料断裂应力前有较大的变化以充分缓解热应力。厚度太小会使其缺口在热压的前半程就闭合，到后期冷却阶段就起不到缓解热应力的作用；厚度太大，会使缺口闭合需要太大的压应力，而这可能使在缺口产生足够的闭合程度以前，产品受到的张应力就已经达到胀裂产品的程度，同用起不到缓解热应力的作用。

Claims (2)

1、一种用于热压烧结环状产品的热压模具，其特征在于：它包括由石墨制成的阴模、内筒和外筒，由内筒和外筒构成组合芯模，外筒壁薄、且筒壁上没有缺口，内筒壁较厚，沿轴向开有缺口。

2、根据权利要求1所述的用于热压烧结环状产品的热压模具，其特征在于：组合芯模由有锥度配合的内外双圆筒组成。

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