一種複合電極壓頭及放電等離子燒結設備的製作方法

2023-05-30 06:25:41

專利名稱：一種複合電極壓頭及放電等離子燒結設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種複合電極壓頭以及含有該複合電極壓頭的放電等離子 燒結設備。
背景技術：
放電等離子燒結是目前世界上用於製備功能材料的最先進的燒結技術之 一，廣泛應用於納米材料、磁性材料、電子材料、精細陶瓷、非晶合金、硬質 合金及複合材料的快速、高品位燒結，是新型功能材料研究開發和生產的理想 設備，是傳統燒結爐的理想替代品。放電等離子燒結一般採用開關脈衝直流通 電加熱方式，使材料自身直接加熱進行燒結，直流電脈沖作用於微粒子層面， 可以顯著提高對許多材料的燒結活動，具有升溫速度快、燒結時間短、高效節 能、燒結體品位高等優點。電極壓頭是放電等離子燒結設備中的重要部件，現 有放電等離子燒結設備的電極壓頭採用一種材質製成，出於電極壓頭高溫強度 的考慮，其一般採用合金鋼製成，由於合金鋼的電阻較大，故而電極壓頭的電 阻較大，電流通過電極壓頭到達模具時，會使電極壓頭具有較大的熱損耗而被 損壞，而且也會由於過熱而損壞電極壓頭上的真空密封。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種複合電極壓頭，旨在解決現有電極壓頭熱 損耗大和由於過熱而容易損壞的問題。
本實用新型的另一目的在於提供了一种放電等離子燒結設備，旨在解決現 有設備中電極壓頭電阻較大，通電時熱損耗大，導致其容易損壞真空密封及壓 頭的問題。
本實用新型是這樣實現的， 一種複合電極壓頭，其是由具有不同導電性能的壓頭和電極複合製成，所述電極置於壓頭之內，所述電極的導電性能優於壓 頭的導電性能。
優選地，所述電極的電阻小於壓頭的電阻。
優選地，所述壓頭由不鏽鋼或錳合金鋼材料製成，所述電極由銅或銅合金 材料製成。
進一步地，所述壓頭內設有用於降溫的循環水路。 進一步地，所述壓頭的一端還設有保護臺。 優選地，所述保護臺為石墨材料或鴒合金鋼製成。
本發明還提供了 一種》文電等離子燒結設備，包括上述用於給放電等離子燒 結設備上的模具通電和加壓的複合電極壓頭，所述複合電極壓頭分別置於模具 的兩端。
進一步地，放電等離子燒結設備還可包括用於放電等離子燒結設備的安裝 支架，真空室，真空系統、液壓系統、開關脈衝直流電源和控制單元，其中， 所述真空室置於支架上，所述複合電極壓頭分別置於真空室的上下兩端，所述 開關脈衝直流電源和控制單元與複合電極壓頭電連接，所述複合電極壓頭與液 壓系統連接，所述真空室與抽真空系統連接。
進一步地，放電等離子燒結設備還包括用於防止模具過快散熱及保護真空 室的隔熱屏，所述隔熱屏裝置於真空室內，所述模具置於隔熱屏內。
有別於現有技術，本實用新型由於將電極和壓頭分別用不同的金屬材料制 成複合電極壓頭，且電極的導電性能優於壓頭的導電性能，因此在用作放電燒 結設備元件時，大部分電流都通過電極到達模具，可使壓頭的熱損耗顯著降低， 因此可以避免壓頭由於過熱而容易損壞之缺陷，同時還可解決壓頭周邊部件的 真空密封問題，故而提高了產品的使用壽命，降低了使用成本。


圖1是本實用新型實施例提供的一种放電等離子燒結設備的主視示意圖。
圖2是本實用新型實施例提供的複合電極壓頭的剖視示意圖。說明書第3/5頁
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖 及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
參見圖2，本實用新型實施例首先提供了一種複合電極壓頭15，包括壓頭 151和電極152，所述電極152置於壓頭151之內，由壓頭151將其完全包覆， 使之成為一體，其用於與外接電源連接的連接螺栓1521延伸於壓頭151之外。 所述壓頭151和電極152分別採用不同材質的金屬材料製成，其中所述電極152 可由導電導熱性能較好金屬銀、銅或它們的合金製成，本實用新型實施例電極 152的材質可採用金屬銅或其合金，能保證其良好的導電導熱性能，相比起金 屬銀，其又比較廉價。由於壓頭151在其應用過程中需將壓力傳遞到加工件上， 因此，壓頭151要有一定的高溫強度，本實用新型壓頭151採用不鏽鋼或合金 鋼材料便能達到上述要求，不鏽鋼材料具有的導電性和不易生鏽的性能，既能 保證壓頭151的高溫強度，又可延長產品的使用壽命。本實用新型複合電極壓 頭15由於銅或銅合金之電阻遠小於不鏽鋼或錳合金鋼的電阻，可使得電極152 的導電性能應優於壓頭151的導電性能。通電後，大部分電流通過電極152, 壓頭151的熱損耗顯著降低，使整個複合電極壓頭15的發熱量較小，可以避免 複合電極壓頭15由於過熱而損壞，從而實現了本實用新型的目的。
進一步地，請參閱圖2，所述複合電極壓頭15之內還可設有用於冷卻的循 環水路154，所述循環水路154為常規的循環通道結構，設於壓頭151內，其 可以冷卻複合電極壓頭15，更好地防止複合電衝及壓頭15由於過熱而損壞，在 此不再詳述。
請再參閱圖2，本實用新型複合電極壓頭l5實施例中，所述壓頭l51的一 端還設有保護臺153,所述保護臺153應具有較好的耐高溫性及導電性能，使 得其既可與其鄰4妄的部件能電連通，同時可將壓頭151與其他部件隔離，以避 免壓頭151直接與其他高溫體相接觸，使壓頭151總是保持較低的溫度，更有 效地防止壓頭151由於過熱而損壞。所述保護臺153可由石墨材料或鎢合金鋼製成，實踐中可採用用高強石墨材料製作，完全符合保護臺153較高的材質要 求，而且成本4支低，其形狀可為一圓柱體，中間設有一凹槽，所述壓頭151 — 端可嵌合固定於該凹槽內(當然，亦可採用其他方式固定)。這種結構設計容 易實現，成本較低，隔溫效果較好。
請參閱圖1,本實用新型還提供了一種採用上述複合電極壓頭之放電等離 子燒結設備10，所述複合電極壓頭15為前述所述的結構，與開關脈衝直流電 源和控制單元電連接，與壓力構件機械連接，其分設上複合電極壓頭15A和下 複合電極壓頭15B，呈上下對應設置，其中所述下複合電極壓頭15B與一固定 於底架18上之液壓泵16連4妄，可由該液壓泵16帶動做上下移動；所述上複合 電極壓頭15A固於一上架20上，上架20和底架18通過兩導杆19固定， 一方 面可使上架20和底架18為一整體，便於上架20和上複合電極壓頭15A的安 裝，另一方面可為液壓泵16的移動導向，保證下複合電極壓頭15B於位移過 程中不偏移。本實用新型於所述上複合電極壓頭15A和下複合電極壓頭"B之 間，設置有一成型^^莫具13,所述^f莫具13置於一真空室12內，所述真空室12 置於一支架11上，並與抽真空系統連接，以保證其真空室112內腔符合設定的 真空度要求。所述上複合電極壓頭15A、下複合電極壓頭15B分置於真空室12 的上下兩端。通過給上複合電才及壓頭15A和下複合電4及壓頭15B通電並其加壓 於其上，大部分電流可通過電極到達模具13,可在真空室12內對待加工的原 始粉末材料進行壓力燒結，從而製備出高尺寸精度和均勻性的緻密體，完成燒結 過程。
上述設備中，由於複合電極壓頭15中的電極152和壓頭151分別採用不同 的金屬材料製成，且電極152的導電性能優於壓頭151的導電性能，故而通電 時本實用新型設備之兩複合電極壓頭15的熱損耗顯著降低，可以避免其由於過 熱而容易損壞其上的壓頭以及真空密封(圖中未示出),提高了設備的使用壽命。 需要說明的是，下複合電極壓頭15B上的保護臺153兼具有載物臺的作用，可 用以承載模具13。且上述設備之抽真空系統、開關脈沖直流電源和控制單元均 為現有技術，因此不再逐一介紹。請參閱圖1,本實用新型放電等離子燒結設備10還包括一隔熱屏14,所述 所述隔熱屏14置於真空室12內，模具13置於隔熱屏14內。隔熱屏14的設置 可防止模具13過快散熱，以節省能源的消耗並避免真空室12過熱。
請再參閱圖1，本實用新型放電等離子燒結設備10於底架18上還設置有 一位移傳感器17，可檢測下複合電極壓頭15B之移動距離。
本實用新型放電等離子燒結設備IO運行時，可由壓力系統中液壓泵16推 動下複合電極壓頭15B向上移動，所述下複合電極壓頭15B推動置於其上方的 模具13與上複合電極壓頭15A接觸，下複合電極壓頭15B和上複合電極壓頭 15A以設定的壓力加壓模具13，脈衝直流通過下複合電極壓頭15B、模具13 和上複合電極壓頭15A,模具13及熱壓材料由於通電加熱和複合電極壓頭15 的壓力下完成燒結工序，控制單元控制整個燒結過程。
以上所述^f義為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應 包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種複合電極壓頭，其特徵在於是由具有不同導電性能的壓頭和電極複合製成，所述電極置於壓頭之內，所述電極的導電性能優於壓頭的導電性能。
2、 如權利要求1所述的複合電極壓頭，其特徵在於所述電極的電阻小於 壓頭的電阻。
3、 如權利要求1所述的複合電極壓頭，其特徵在於所述壓頭由不鏽鋼或 錳合金鋼材料製成，所述電極由銅或銅合金材料製成。
4、 如權利要求1所述的複合電極壓頭，其特徵在於所述複合電極壓頭內 設有用於降溫的循環水;洛。
5、 如權利要求1所述的複合電極壓頭，其特徵在於所述壓頭的一端還設 有保護臺。
6、 如權利要求5所述的複合電極壓頭，其特徵在於所述保護臺為石墨材 料或鴒合金鋼製成。
7、 一种放電等離子燒結設備，其特徵在於包括權利要求l-6所述的用於 給放電等離子燒結設備上的模具通電和加壓的複合電極壓頭，所述複合電極壓 頭分置於模具的兩端。
8、 如權利要求7所述的一种放電等離子燒結設備，其特徵在於還包括用 於放電等離子燒結設備的安裝支架，真空室，真空系統、液壓系統、開關脈衝 直流電源和控制單元，其中，所述真空室置於支架上，所述複合電極壓頭分別 置於真空室的上下兩端，所述開關脈衝直流電源和控制單元與複合電極壓頭電 連接，所述複合電極壓頭與液壓系統連接，所述真空室與抽真空系統連接。
9、 如權利要求8所述的一种放電等離子燒結設備，其特徵在於還包括用 於防止模具過快散熱及保護真空室的隔熱屏，所述隔熱屏裝置於真空室內，所 述模具置於隔熱屏內。
專利摘要本實用新型涉及一種複合電極壓頭，其特徵在於是由具有不同導電性能的壓頭和電極複合製成，所述電極置於壓頭之內，所述電極的導電性能優於壓頭的導電性能。本實用新型還提供了一种放電等離子燒結設備，包括上述用於給放電等離子燒結設備上的模具通電和加壓的複合電極壓頭，所述複合電極壓頭分別置於模具的兩端。採用以上技術方案後，由於將複合電極壓頭中的電極和壓頭分別用不同的金屬材料製成，且電極的導電性能優於壓頭的導電性能，因此大部分電流都流過電極，複合電極壓頭的熱損耗顯著降低，可以避免複合電極壓頭由於過熱而容易損壞複合電極壓頭或壓頭周邊的其他部件的問題。
文檔編號B22F3/105GK201374833SQ200920135328
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月2日 優先權日2009年3月2日
發明者劉福生, 敖偉琴, 李均欽 申請人:深圳大學