放電等離子燒結模具及使用該模具的燒結設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種放電等離子燒結模具及使用該模具的燒結設備。
【背景技術】
[0002]放電等離子燒結主要是利用外加脈沖強電流形成的電場清潔粉末顆粒的表面氧化物和吸附氣體，凈化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的擴散能力，再在較低機械壓力下利用強電流短時加熱粉體進行燒結致密。采用放電等離子燒結消耗的電能僅為傳統燒結工藝(熱壓燒結、熱等靜壓)的1/5?1/3，具有升溫速率快、燒結時間短、致密度高、晶粒均勻和組織結構可控及節能環保、高效低能等諸多優點，可以用來制備金屬材料、陶瓷材料、復合材料，也可以用來制備納米塊狀材料、非晶體塊狀材料和梯度材料等。
[0003]放電等離子燒結工藝是將原料粉末裝入模具的空腔內，通過壓桿和通電電極將脈沖電流作用于燒結原料粉末，并且在燒結過程中要施加一定的壓力，因此放電等離子燒結必須配合使用專用的模具。公告日為2012年12月5日、公告號為CN202571280U的中國專利文件公開了一種放電等離子燒結模具，該模具包括內外依次套接的壓頭、模具套和外模套，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，模具腔中用于裝原料粉末，壓頭包括上壓頭和下壓頭，上壓頭和下壓頭分別從模具套的兩端壓入模具腔，模具套與壓頭之間無縫隙接觸。將原料粉末裝入模具腔內，利用上下壓頭的作用力以及通過的脈沖電流進行放電等離子燒結。整個燒結過程發生在真空中，燒結溫度較高，高溫真空情況下多次使用容易使得模具發生細微變形，造成壓頭和模具套之間將出現縫隙，從而導致粉末在真空燒結時逸出，對儀器造成損壞。提高了生產成本，降低了生產效率。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠降低生產成本、提高生產效率的放電等離子燒結模具及使用該模具的燒結設備。
[0005]為實現上述目的，本實用新型放電等離子燒結模具的技術方案是:放電等離子燒結模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設有上壓片，所述模具底座上設有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。
[0006]所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。
[0007]所述模具套為一體的圓筒狀。
[0008]所述模具底座包括位于上端的圓盤，圓盤的直徑與模具套的外徑相同。
[0009]所述模具底座為工字型結構，包括位于所述圓盤下方的上小下大的座體。
[0010]所述模具套的外側無縫地套有外模套。
[0011]所述上壓頭、模具套、上壓片、下壓片和模具底座的材料均為石墨。
[0012]放電等離子燒結設備的技術方案是:放電等離子燒結設備包括燒結室和位于燒結室中的放電等離子燒結模具，所述燒結模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設有上壓片，所述模具底座上設有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。
[0013]所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。
[0014]所述模具套外側無縫地套有外模套，外模套上設有用于與燒結設備的溫度測量儀器的觀察孔對齊以測溫的測溫孔。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型的模具的模具套位于模具底座上，在上壓頭的下方設上壓片，在模具底座上放置下壓片，上壓片和下壓片分別與模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。有壓片的存在，使得模具套兩端的密封作用增強，在真空燒結時保證無粉體逸出，能夠有效避免在真空燒結時因為粉體的逸出造成儀器的損壞。模具底座能夠保證模具底部的良好密封同時可以便于脫模，防止粘結。如果隨著多次使用，模具腔內徑增大，只要更換壓片和上壓頭即可，其余的模具組件仍然可以繼續使用。提高了模具的使用壽命，降低了放電等離子燒結工藝制備成本，同時模具操作簡單方便，提高了生產效率。
[0016]進一步地，上壓頭的壓桿的長度不小于模具腔的深度，這樣在脫模對壓桿施力時，可以保證試樣順利取出，簡化了脫模過程。
【附圖說明】
[0017]圖1為放電等離子燒結模具的使用狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。
[0019]本實用新型的放電等離子燒結設備的具體實施例，放電等離子燒結設備包括燒結室和位于燒結室中的放電等離子燒結模具。如圖1所示，放電等離子燒結模具包括模具底座5和位于模具底座5上的上壓頭1、模具套2、壓片3、外模套4。模具套2的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭I從模具套2的上端壓入模具腔，壓片3包括上壓片31和下壓片32，上壓片31位于上壓頭I的下方，模具套2位于模具底座5上，下壓片32位于模具底座5的上方，上壓片31和下壓片32無縫地嵌入模具腔中以實現滑動密封配合，上壓片31和下壓片32分別從模具套2的兩端壓入模具腔;在模具腔中位于上壓片31和下壓片32之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區6。外模套4無縫地套裝在模具套2的外側。上壓頭I為T型結構，包括用于從上方壓入模具腔中的壓桿和位于壓桿上方的盤狀的壓桿座，壓桿的長度不小于模具腔的深度。本實施例中，壓桿為圓柱形，模具套2和外模套4均為一體的圓筒狀。模具底座5為工字型結構，包括圓盤和位于圓盤下方的上小下大的座體，圓盤的直徑與模具套4的外徑相同。外模套4上設有測溫孔。上壓頭1、模具套2、上壓片31、下壓片32和模具底座5的材料均為石墨。
[0020]放電等離子燒結設備的工作過程如下，首先將下壓片32從模具套2底端嵌入模具腔，將原料粉末從模具套2的上端放入模具腔，再將上壓片31和上壓頭I的壓桿依次從上端壓入模具套2，在位于燒結區6的模具套內壁上涂抹氮化硼，在壓片和原料粉末之間墊上石墨紙使得燒結原料與模具隔開，最后放在模具底座5上。將上述步驟準備好以后，把模具放置在放電等離子燒結設備的燒結室中，調整好模具位置以保證外模套4的測溫孔與燒結設備的溫度測量儀器的觀察孔對齊，同時確保壓桿和模具底座5與燒結設備通電電極接觸良好，隨后選擇合適的燒結參數進行真空條件下的放電等離子燒結;燒結完成后，使模具溫度冷卻，當溫度降到100°C左右，用隔熱手套將模具從燒結設備中取出，從模具底座5上取下模具并翻轉，使得壓桿位于下方，由于壓桿的長度不小于模具腔的深度，能夠將試樣推出模具，這樣會大大簡化脫模過程，同時有壓片和壓桿座的存在，保證了粉體不會逸出。同時，如果隨著壓片和壓桿多次進入模具套，會使得模具腔內徑增大，這時只要更換壓片和壓桿即可，其余的模具組件仍然可以繼續使用。提高了模具的使用壽命，降低了模具的使用成本，同時操作簡單，生產率高。
[0021]在其他實施例中，也可以使壓桿的長度小于模具腔的深度，在取出試樣時可借助其他工具。
[0022]在其他實施例中，模具底座也可以包括從模具套的下端壓入模具腔的壓桿。
[0023]本實用新型的放電等離子燒結模具的結構與上述實施例中放電等離子燒結模具的結構相同，在此不再贅述。
【主權項】
1.放電等離子燒結模具，包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，其特征在于:所述上壓頭的下方設有上壓片，所述模具底座上設有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。2.根據權利要求1所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。3.根據權利要求1所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述模具套為一體的圓筒狀。4.根據權利要求3所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述模具底座包括位于上端的圓盤，圓盤的直徑與模具套的外徑相同。5.根據權利要求4所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述模具底座為工字型結構，包括位于所述圓盤下方的上小下大的座體。6.根據權利要求1所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述模具套的外側無縫地套有外模套。7.根據權利要求1至6任一項所述的放電等離子燒結模具，其特征在于:所述上壓頭、模具套、上壓片、下壓片和模具底座的材料均為石墨。8.放電等離子燒結設備，包括燒結室和位于燒結室中的放電等離子燒結模具，所述燒結模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，其特征在于:所述上壓頭的下方設有上壓片，所述模具底座上設有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。9.根據權利要求8所述的放電等離子燒結設備，其特征在于:所述上壓頭包括用于壓入模具腔中的壓桿，壓桿的長度不小于所述模具腔的深度。10.根據權利要求8或9所述的放電等離子燒結設備，其特征在于:所述模具套外側無縫地套有外模套，外模套上設有用于與燒結設備的溫度測量儀器的觀察孔對齊以測溫的測溫孔。
【專利摘要】本實用新型涉及一種放電等離子燒結模具及使用該模具的燒結設備。放電等離子燒結模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上壓頭，模具套的內壁包圍的空間形成模具腔，上壓頭從模具套的上端壓入模具腔，所述上壓頭的下方設有上壓片，所述模具底座上設有下壓片，上壓片和下壓片分別與所述模具腔滑動密封配合，在模具腔中位于上壓片和下壓片之間的空間為用于燒結原料粉末的燒結區。壓片使得模具套兩端的密封作用增強，在真空燒結時保證無粉體逸出，能夠有效避免在真空燒結時因為粉體的逸出造成儀器的損壞，提高了模具的使用壽命，降低了放電等離子燒結工藝制備成本，同時模具操作簡單方便，提高了生產效率。
【IPC分類】C04B35/64, H05B7/06, B22F3/105
【公開號】CN205200540
【申請號】CN201521009076
【發明人】朱順新, 劉勇, 李國輝, 田保紅, 宋克興, 張毅, 國秀花
【申請人】河南科技大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月8日