钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具的制作方法

本实用新型涉及冷等静压模具技术领域，特别是涉及一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具。

背景技术：

目前，钛铝系合金薄壁空心件，例如半球体形或空心球缺形薄壁空心件，通常使用铸锭精加工、热等静压烧结或冷等静压成型法制备，采用铸锭精加工工艺制造，材料利用率低，造成生产成本的浪费，而且，由于铸锭中容易出现成分偏析的情况，易导致产品的成分不均匀，影响产品的性能；热等静压烧结法需要制备相应的一次性包套，生产成本高且生产效率低；冷等静压成型是将粉料装于密封的模具中密封，再将密封后的模具置于冷等静压工作介质中进行加压，最终压制出具有一定强度的与相应薄壁空心件具有相近尺寸压坯，现有的用于压制半球形薄壁空心件压坯的模具中，容易出现因应力分布不均匀导致压坯开裂、压坯壁厚不均匀、致密度不均匀等缺陷，压坯的质量较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，以解决上述现有技术存在的问题，提高薄壁空心件压坯的质量。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，包括顶塞、装料口、弹性外模、刚性芯模和紧固装置，所述弹性外模的顶部与所述装料口的一端固定连接，所述装料口沿远离所述弹性外模的方向延伸，所述顶塞用于封堵所述装料口所述弹性外模套设在所述刚性芯模上，所述装料口的内壁、所述弹性外模的内壁和所述刚性芯模的外壁共同构成粉料填充腔，所述刚性芯模包括模体和凸缘，所述模体底部固定设置有所述凸缘，所述模体与所述凸缘圆角连接，所述凸缘的上表面与侧面圆角连接，所述紧固装置用于将所述弹性外模的底部紧固在所述凸缘上。

优选的，所述顶塞为倒置的台体，所述顶塞的最大直径比所述装料口的内径大1～2mm。

优选的，所述装料口内壁的底端与所述弹性外模内壁的顶端圆角连接。

优选的，所述弹性外模为硬度50～80ha的橡胶材料制成。

优选的，所述弹性外模为等壁厚弹性外模。

优选的，所述装料口与所述弹性外模一体成型。

优选的，所述刚性芯模为屈服强度不小于800mpa的不锈钢材料制成。

优选的，所述紧固装置为不锈钢材料制成的卡箍且其高度不小于5mm。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，弹性外模套设在刚性芯模上，装料口的内壁、弹性外模的内壁与刚性芯模的外壁构成粉料填充腔，装填粉料后将模具放在等静压的环境中，弹性外模可以将环境压力均匀传递给装填的粉料，也可以提供给粉料足够的压缩空间，刚性芯模限制了与刚性芯模外表面接触的粉体的压缩，使得制备出的压坯内表面光滑、规整，制备的压坯致密度高，且有良好的组织及壁厚均匀性，而且刚性芯模不发生变形，作为压坯内壁的基准面，使得批量制备的压坯内壁尺寸一致，实现压坯尺寸的精确控制，便于后续加工；刚性芯模包括模体和凸缘，模体与凸缘圆角连接，凸缘的上表面与侧面圆角连接，使得可以有效避免应力集中导致的压坯开裂，紧固装置用于将弹性外模的底部紧固在凸缘上，可以防止内、外模滑脱。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一提供的钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具的剖视图；

图2为实施例二提供的钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具的剖视图。

图中：1-顶塞；2-装料口；3-弹性外模；4-紧固装置；5-模体；6-凸缘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，以解决现有技术存在的问题，提高薄壁空心件压坯的质量。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，如图1所示，以凸缘的外径不大于100mm的半球形压坯为例但不仅限于凸缘的外径不大于100mm的半球形压坯，于本实施例中，钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具包括顶板1、装料口2、弹性外模3、刚性芯模和紧固装置4，弹性外模3的顶部与装料口2的一端固定连接，装料口2沿远离弹性外模3的方向延伸，装料口2处的粉料压缩后为圆柱体，可以作为进行后续加工工艺时的夹持部位，便于后续加工，弹性外模3套设在刚性芯模上，刚性芯模包括模体5和凸缘6，模体5为实心半球体，模体5底部固定设置有凸缘6，模体5与凸缘6圆角连接，凸缘6的上表面与侧面圆角连接，与尖角连接相比，使得粉料在冷等静压成型时模体5与凸缘6的位于连接处的粉料受到的拉应力的方向缓慢变化，不发生突变，避免了出现应力集中的情况，使得压坯位于模体5与凸缘6的连接处的部分所受的应力不会超过压坯的屈服极限，使得压坯不易裂开，紧固装置4用于将弹性外模3的底部紧固在凸缘6上，装料口2的内壁、弹性外模3的内壁和刚性芯模的外壁构成粉料填充腔用于装填粉料，通过装料口2装填粉料后压实，装料口2处的粉料高度约在装料口2的一半处，顶塞1塞入装料口2中封堵装料口2，将装料后的模具放到压力在200～400mpa的等静压环境中进行冷压，弹性外模3具有弹性，在压力环境中受压向靠近模体5的方向变形，并将压力均匀地传递给粉料，直至在当前压力环境下无法再对粉料进行压缩为止，将粉料压实，给对粉料的压缩提供了足够的空间，刚性芯模不发生变形使得可以对粉料进行约束，限制与其外表面接触的粉料的移动，使得制备出的压坯内表面光滑、规整，制备的压坯致密度高，且有良好的组织及壁厚均匀性，提高了压坯的质量。

进一步的，顶塞1为倒置的圆台体，顶塞1的最大直径比装料口2的内径大1～2mm，将顶塞1由小端到大端依次塞进装料口2中，塞入操作简便，大端直径大于装料口2的直径，使得顶塞1能够卡在装料口2中，在高压环境中不易因弹性外模3挤压粉料而顶塞1移位的现象，保证了压坯的质量。

进一步的，装料口2内壁的底端与弹性外模3内壁的顶端圆角连接，使得半球形薄壁空心件压坯的球顶部分不易出现应力集中的情况，不易断裂，保证了压坯的质量。

进一步的，弹性外模3为硬度50～80ha的冷等静压用橡胶材料制成，弹性外模3的硬度过小会使得在装料时发生“鼓包”的现象，影响压坯的质量，弹性外模3的硬度过大不易将环境压力传递给粉料，也会影响压坯的质量。

进一步的，弹性外模3为等壁厚弹性外模，使得弹性外模3上各个点的弹性变形能力相同，使得既可以保证压坯的壁厚一致，还可以保证压坯的外表面平整。

进一步的，装料口2与弹性外模3一体成型，使得可以将装料口2与弹性外模3一起加工，而且保证了装料口2与弹性外模3之间连接的牢固性。

进一步的，刚性芯模为屈服强度不小于800mpa的不锈钢材料制成，刚性芯模的屈服强度高，使得重复使用的刚性芯模在压力环境中不易变形，增加了刚性芯模的使用次数、延长了刚性芯模的使用寿命。

进一步的，紧固装置4为不锈钢材料制成的卡箍且其高度h不小于5mm，不锈钢卡箍不仅结实耐用，而且保证了卡箍与弹性外模3的接触面积足够大，使得不易在将弹性外模3紧固在凸缘上的过程中因弹性外模收到的压强过大导致弹性外模破损，不仅影响压坯的生产，而且造成了浪费。

实施例二

本实施例提供一种钛铝系合金薄壁空心件冷等静压成型模具，以凸缘的外径大于100mm的半球形压坯为例，如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，模体5为空心半球体，凸缘6也为空心体，即刚性芯模为空心体，减轻了模具的整体重量，便于移动。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。