一種陶瓷粉末冷等靜壓成型模具的製作方法

2023-05-30 17:14:11 4

本實用新型屬於粉末冶金技術領域，具體涉及一種陶瓷粉末直接冷等靜壓成型模具。

背景技術：

等靜壓成型是陶瓷粉末成型中的一個重要工藝，陶瓷粉末的成型一般分為冷模壓成型，冷模壓成型加冷等靜壓增密，直接冷等靜壓成型。等靜壓成型的過程包括：1.初期成型壓力較小時，粉體顆粒遷移和重堆積階段；2.中期壓力提高，粉體局部流動和碎化階段；3.後期壓力最大時，粉體體積壓縮，排出氣孔，達到緻密化階段。與其他成型方式相比，等靜壓成型的特點為成型時液體介質傳遞的壓力在各個方向上等是相等的。彈性模具在受到液體介質壓力時產生的變形傳遞到模具中的粉料，粉料與模具壁的摩擦力小，坯體受力均勻，密度分布均一避免模壓時單向或雙向壓力壓制，粉料與模具的摩擦力較大，壓力沿壓制方向會產生壓力損失，使坯體各部分的密度不均勻而使產品性能有很大提高。

等靜壓成型的工藝製品具有組織結構均勻，密度高，燒結收縮率小，模具成本低，生產效率高，可成型形狀複雜、細長製品和大尺寸製品和精密尺寸製品等突出優點，是目前一種較先進的成型工藝，以其獨特的優勢開始替代傳統的成型方法，如陶瓷生產的火花塞、瓷球、柱塞、真空管殼等產品，顯示出越來越廣闊的應用前景。

CN203917913U中國專利介紹了一種冷等靜壓成型模具，該方法中採用將組合的鋼模裝入膠套中,組合鋼模形成裝粉腔體，粉末填裝密封后整體放置於等靜壓設備中進行壓製成型。但該模具鋼模放置於包套內不方便粉末填裝，粉末填裝後整體太重，不方便搬運，壓製成型過程由於裝粉腔受力收縮，鋼模易割破包套導致加壓液體進入包套內汙染產品，且壓制後的胚體邊緣厚度在鋼模受力不收縮出現胚體厚度不均勻。不同尺寸產品需要不同鋼模，使用不方便，通用性差。

CN202490933U中國專利介紹了一種冷等靜壓成型模具，該方法中採用組合外表圓柱狀，內部組合成方形裝粉腔，粉末填裝密封后整體放置於等靜壓設備中進行壓製成型。但該鋼模放置於包套內不方便粉末填裝，粉末填裝後整體太重，不方便搬運，壓製成型過程由於裝粉腔受力收縮，鋼模易割破包套導致加壓液體進入包套內汙染產品，壓制胚體為立方體厚度較厚無法實現尺寸大厚度薄胚體成型，柱形模具裝粉腔無方便固定。不同尺寸產品需要不同鋼模，只能壓制較厚產品，對大尺寸薄胚體無法使用。

CN202180204U中國專利介紹了一種鎢粉冷等靜壓成型方形模具，該方法採用合葉連結夾板組成U型夾固定方形上端開口橡膠套組成的裝粉腔體，粉末填裝密封后整體放置於等靜壓設備中進行壓製成型。但該模具合葉連結夾板組成U型夾具，U型夾具開口端使用連結帶固定，連結帶加力緊固時易造成U型夾具變形，導致橡膠包套裝粉腔體變形，冷等靜壓成型後胚體呈梯。對標準正方體產品增加了加工餘量。

上述公開的冷等靜壓成型模具技術均不同程度的存在成型坯體形狀尺寸偏差較大，表面質量差，厚度不均勻，後期加工餘量大，通用性差，成品率低的缺點。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有的冷等靜壓成型模具的不足之處，提供一種結構簡單，設計合理，均勻受壓，精確成型的陶瓷粉末冷等靜壓成型模具。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案為：一種陶瓷粉末冷等靜壓成型模具，該模具包括硬質夾板、裝粉乳膠包套、聚氨酯封口塞、緊固螺栓及螺母和定位環。所述硬質夾板通過緊固螺栓及螺母來連接固定，定位環套在兩塊相對的硬質夾板之間的螺栓上，硬質夾板和定位環配合用以確定裝粉腔的基本尺寸；兩塊硬質夾板的內側塗有雙面膠將乳膠包套緊貼固定在硬質夾板上。將待壓陶瓷粉末裝填入乳膠包套內的裝粉腔中，用有一定壓縮性能的聚氨酯封口塞封口，之後再將乳膠包套口用夾緊裝置密封，在等靜壓機直接成型。

本實用新型的優點是：

本使用新型結構簡單，設計合理且使用方便，解決了常規等靜壓成型坯體形狀，尺寸偏差較大，表面質量差，厚度不均勻，後期加工餘量大，成品率低的缺點，實現平面尺寸大、厚度薄坯體的精確成型。

附圖說明

圖1為為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型硬質夾板示意圖；

圖3為本實用新型圖1的A-A剖面剖視圖。

圖中：1-硬質夾板、2-裝粉乳膠包套、3-緊固螺栓、4-螺母、5-定位環、6-聚氨酯封口塞、7-硬質夾板透液孔、8-緊固螺栓孔、9-裝粉腔。

具體實施方式

本實用新型的具體實施方式參見附圖加以說明。

如圖1、圖2、圖3所示：一種陶瓷粉末冷等靜壓成型模具，該模具包括硬質夾板1、裝粉乳膠包套2、聚氨酯封口塞6、緊固螺栓3及螺母4和定位環5。所述硬質夾板1通過緊固螺栓3及螺母4來連接固定，定位環5套在兩塊相對的硬質夾板之間的螺栓3上，硬質夾板1和定位環5配合用以確定裝粉腔9的基本尺寸；兩塊硬質夾板1的內側塗有雙面膠將裝粉乳膠包套2緊貼固定在硬質夾板1上。將待壓陶瓷粉末裝填入裝粉乳膠包套2內的裝粉腔9中，用有一定壓縮性能的聚氨酯封口塞6封口，之後再將乳膠包套口用夾緊裝置密封，在等靜壓機直接成型。所述硬質夾板1的材質為PVC板。聚氨酯封口塞6的厚度與定位環5的高度相同。所述的硬質夾板1的厚度為5-20mm，且面上分布有一定尺寸和密度的透液孔7。硬質夾板1上的透液孔的尺寸為ф5—ф15 mm，密度為50-200個/m2。所述的裝粉乳膠包套2為具有一定彈性的熟橡膠，且厚度為3-5mm。

本實用新型的具體製作、使用步驟為：

1、 將硬質夾板L(mm)×W(mm)×H(mm)，其中L、 W由坯體尺寸、密度、等靜壓壓力及粉末性能決定，H決定硬質PVC夾板的強度，一般為8-15mm即可，在內側L減去50—100(mm)×W減去50—100(mm)的範圍貼上雙面膠帶或膠水，將尺寸為L減去50—100(mm)×W減去50—100(mm)×3—5(mm)乳膠包套的兩面分別粘貼到硬質夾板上，之後用緊固螺栓及螺母在硬質夾板的四角通過定位環將模具整體緊固；其中硬質夾板緊固螺栓孔的位置距離板邊緣10-30mm，定位環直徑能套在緊固螺栓上即可，定位環的高度h決定裝粉腔的高低尺寸；這樣便形成了一個容積為L減去50—100(mm)×W減去50—100(mm)×h減去6—10(mm)的裝粉腔。

2、將緊固好的模具放到振動平臺上，將事先處理好的待裝粉末均勻的裝填到裝粉乳膠包套的裝粉腔內，再將比乳膠包套開口尺寸大1-3mm、h厚的聚氨酯封口塞緊到裝粉腔粉末的上部，並與粉末緊密的接觸，最後用加緊裝置密封乳膠包套的上埠。

3、 使用等靜壓機直接成型，壓力為100—300MPa，保壓5—60min，加壓過程乳膠包套受力收縮自動從硬質夾板雙面膠上脫落，整體限制於硬質PVC夾板組成的空間內受力成型。

4、從乳膠包套開口處取出坯體，觀察坯體表面及整體情況，根據重量、體積法計算坯體的密度。

下面結合實施例做進一步詳細說明：

實施例1：

壓制98%ZnO:2%Al2O3，尺寸為320mm×320mm×15mm陶瓷粉末坯體。

1、將硬質夾板，其尺寸為480mm×480mm×30mm，在內側400mm×400mm的範圍貼上雙面膠帶，將尺寸為400mm×400mm×3乳膠包套的兩面分別粘貼到上面，之後用緊固螺栓及螺母在硬質夾板的四角通過定位環將模具整體緊固。

2、將緊固好的模具放到振動平臺上，將事先處理好的ZnO/ Al2O3粉末均勻的裝填到裝粉乳膠包套的裝粉腔內，在將30×400×50mm的聚氨酯封口塞緊到裝粉腔粉末的上部，並與粉末緊密的接觸，最後用加緊裝置密封乳膠包套的上端。

3、使用等靜壓機直接成型，壓力為200MPa，保壓30min。

4、取出坯體，坯體表面平整光滑，沒有掉角等缺陷，包套整體完好，根據重量、體積法計算坯體的密度為3.4，理論密度為61%。

實施例2：

壓制90%In2O3:10%SnO，尺寸為340mm×340mm×18mm陶瓷粉末坯體。

1、將硬質夾板，其尺寸為480mm×480mm×30mm，在內側400mm×400mm的範圍貼上雙面膠帶，將尺寸為400mm×400mm×3乳膠包套的兩面分別粘貼到上面，之後用緊固螺栓及螺母在硬質夾板的四角通過定位環將模具整體緊固。

2、將緊固好的模具放到振動平臺上，將事先處理好的In2O3/SnO粉末均勻的裝填到裝粉乳膠包套的裝粉腔內，在將30×400×50mm的聚氨酯封口塞緊到裝粉腔粉末的上部，並與粉末緊密的接觸，最後用加緊裝置密封乳膠包套的上端。

3、 使用等靜壓機直接成型，壓力為250MPa，保壓30min。

4、取出坯體，坯體表面平整光滑，沒有掉角等缺陷，包套整體完好，根據重量、體積法計算坯體的密度為4.65，理論密度為65%。