CN86210838U - 热压圆环模具 - Google Patents

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黄汉泉
肖开华
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Abstract

一种热压圆环模具，属于粉末冶金压制成型领域。主要由阴模、芯杆、上垫片和下垫片组成，其特征在于芯杆、上垫片、下垫片开有大小相同而又相互连通的气孔。用于热压成型难熔硬质化合物、复合陶瓷、以及抗热振性差的金属与非金属圆环、特别是薄壁圆环制品时，制品质量好，无开裂。

Description

本实用新型属于粉末冶金压制成型领域。
所谓热压就是将粉料压制和烧结同时进行的过程。采用热压法可以制得孔隙度极低、密度最高，性能良好的制品。目前国内外所使用的热压圆环模具，一般采用石墨阴模和实心芯杆组成，在热压难熔硬质化合物圆环制品、尤其是薄壁圆环制品时，往往制品出现开裂，很难保证制品质量。其主要原因是由于热应力的作用不均匀引起的。因为制品在石墨模具中，其冷却是靠石墨、制品的热传导来进行的，由于石墨与制品的导热系数不同（其单位为卡／厘米·秒·度时，石墨为0.28，TiC为0.15，TiB2为0.01，B4C为0.055等等），在冷却时造成石墨模壁与芯杆的温度差，从而导致圆环制品的外表面温度低于内表面温度，引起热应力作用不均匀，而使制品产生开裂。有人采用加厚模壁的方法来减少制品的开裂，然而制品质量仍难保证，况且石墨消耗过多增加成本，又受到设备条件的限制，因而不宜推广。
为了解决上述问题，本实用新型根据热平衡原理，设计了一种适合难熔硬质化合物、复合陶瓷材料的热压圆环模具，以解决制品由于热应力不均匀而引起的开裂问题。
本实用新型的设计（如附图1），其主要结构为上垫片（1）、下垫片（6）、上压杆（2）、下压杆（5）、阴模（3）、粉料（4）、芯杆（7）、上中下出气孔（8、9、10、）组成。阴模壁厚度按外径与内径之比等于1.4设计。出气孔径大小由下列公式确定：
X＝D－N（D－d）
式中：X－－芯杆及上、下垫片所开孔径大小；
d－－圆环制品的内径；
D－－圆环制品的外径；
N－－常数，根据不同制品的材质和制品的厚度，取不同的数值，一般可取0.6－1.2为宜。
由于芯杆（7）、上垫片（1）和下垫片（6）开有大小相同而且相互连通的孔，由此扩大了热损失的面积。根据热的传导公式：
Q＝λt·［（T1－T2）／L］·S·t
式中：Q－－热量；
λt－－导热系数；
L－－长度（或厚度）；
S－－截面积；
t－－时间；
T1－T2－－温度差；
得知，热量的损失与面积成正比，与长度（或厚度）成反比。在热压成型时，由发热体通过阴模传导给制品进行烧结，促使制品致密化。当热压成型完毕，为使热量扩散保持平衡，在心杆（7）上开有孔，加大了芯杆的散热面积，同时在上下垫片上也开有同样大小的孔，并且相互连通，这样在热压后，芯杆的热量可经上下垫片通过空气对流带走，保证了芯杆与阴模的热损平衡，使制品的内外表面温度基本一致，从而解决了由于热应力不均匀而引起的制品开裂问题。
附图说明如下：图1为热压圆环模具装置的剖视图；图2为圆环柱体图；图3为椭圆环柱体图；图4为方环柱体图；图5为偏环柱体图。
本实用新型模具，只需在芯杆、上下垫片上开孔，工艺简单，节省模具材料，制品质量有保证；适用于难熔硬质化合物，复合陶瓷以及抗热振性差的金属与非金属材质的、犹如附图2空心圆环柱体、附图3空心椭圆环柱体、附图4空心方环柱体、附图5空心偏环柱体所示的各种形状的制品。
采用本模具压制厚度为3－5毫米，外径为40－50毫米的碳化硼薄壁圆环制品，可取常数N值为0.6－0.65；压制厚度为10－12毫米，外径为94－120毫米的氧化铝复合陶瓷圆环制品，可取常数N值为0.8－1.1，所得制品质量极佳。

Claims (4)

1、一种热压圆环模具，由阴模(3)、芯杆(7)、上垫片(1)和下垫片(6)组成，其特征在于芯杆、上垫片和下垫片开有大小相同而又相互连通的气孔。
2、根据权利要求1所述的模具其特征在于所开气孔的大小由如下公式确定：
X＝d－N（D－d）。
3、根据权利要求2所述的模具，其特征在于确定气孔大小公式的常数N为0.6－1.2。
4、根据权利要求1或2所述的模具，其特征在于模子的形状可以是圆环柱体，椭圆环柱体、方环柱体、偏环柱体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101296786B (zh) * 2005-10-27 2011-11-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 利用单轴冲压和加热装置制备陶瓷材料的方法
CN104465979A (zh) * 2013-09-25 2015-03-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 直接制备中空热电样品的方法

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