放电等离子烧结模具及使用该模具的烧结设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种放电等离子烧结模具及使用该模具的烧结设备。
【背景技术】
[0002]放电等离子烧结主要是利用外加脉冲强电流形成的电场清洁粉末颗粒的表面氧化物和吸附气体，净化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的扩散能力，再在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密。采用放电等离子烧结消耗的电能仅为传统烧结工艺(热压烧结、热等静压)的1/5?1/3，具有升温速率快、烧结时间短、致密度高、晶粒均匀和组织结构可控及节能环保、高效低能等诸多优点，可以用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可以用来制备纳米块状材料、非晶体块状材料和梯度材料等。
[0003]放电等离子烧结工艺是将原料粉末装入模具的空腔内，通过压杆和通电电极将脉冲电流作用于烧结原料粉末，并且在烧结过程中要施加一定的压力，因此放电等离子烧结必须配合使用专用的模具。公告日为2012年12月5日、公告号为CN202571280U的中国专利文件公开了一种放电等离子烧结模具，该模具包括内外依次套接的压头、模具套和外模套，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，模具腔中用于装原料粉末，压头包括上压头和下压头，上压头和下压头分别从模具套的两端压入模具腔，模具套与压头之间无缝隙接触。将原料粉末装入模具腔内，利用上下压头的作用力以及通过的脉冲电流进行放电等离子烧结。整个烧结过程发生在真空中，烧结温度较高，高温真空情况下多次使用容易使得模具发生细微变形，造成压头和模具套之间将出现缝隙，从而导致粉末在真空烧结时逸出，对仪器造成损坏。提高了生产成本，降低了生产效率。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够降低生产成本、提高生产效率的放电等离子烧结模具及使用该模具的烧结设备。
[0005]为实现上述目的，本实用新型放电等离子烧结模具的技术方案是:放电等离子烧结模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上压头，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，上压头从模具套的上端压入模具腔，所述上压头的下方设有上压片，所述模具底座上设有下压片，上压片和下压片分别与所述模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。
[0006]所述上压头包括用于压入模具腔中的压杆，压杆的长度不小于所述模具腔的深度。
[0007]所述模具套为一体的圆筒状。
[0008]所述模具底座包括位于上端的圆盘，圆盘的直径与模具套的外径相同。
[0009]所述模具底座为工字型结构，包括位于所述圆盘下方的上小下大的座体。
[0010]所述模具套的外侧无缝地套有外模套。
[0011]所述上压头、模具套、上压片、下压片和模具底座的材料均为石墨。
[0012]放电等离子烧结设备的技术方案是:放电等离子烧结设备包括烧结室和位于烧结室中的放电等离子烧结模具，所述烧结模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上压头，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，上压头从模具套的上端压入模具腔，所述上压头的下方设有上压片，所述模具底座上设有下压片，上压片和下压片分别与所述模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。
[0013]所述上压头包括用于压入模具腔中的压杆，压杆的长度不小于所述模具腔的深度。
[0014]所述模具套外侧无缝地套有外模套，外模套上设有用于与烧结设备的温度测量仪器的观察孔对齐以测温的测温孔。
[0015]本实用新型的有益效果是:本实用新型的模具的模具套位于模具底座上，在上压头的下方设上压片，在模具底座上放置下压片，上压片和下压片分别与模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。有压片的存在，使得模具套两端的密封作用增强，在真空烧结时保证无粉体逸出，能够有效避免在真空烧结时因为粉体的逸出造成仪器的损坏。模具底座能够保证模具底部的良好密封同时可以便于脱模，防止粘结。如果随着多次使用，模具腔内径增大，只要更换压片和上压头即可，其余的模具组件仍然可以继续使用。提高了模具的使用寿命，降低了放电等离子烧结工艺制备成本，同时模具操作简单方便，提高了生产效率。
[0016]进一步地，上压头的压杆的长度不小于模具腔的深度，这样在脱模对压杆施力时，可以保证试样顺利取出，简化了脱模过程。
【附图说明】
[0017]图1为放电等离子烧结模具的使用状态示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
[0019]本实用新型的放电等离子烧结设备的具体实施例，放电等离子烧结设备包括烧结室和位于烧结室中的放电等离子烧结模具。如图1所示，放电等离子烧结模具包括模具底座5和位于模具底座5上的上压头1、模具套2、压片3、外模套4。模具套2的内壁包围的空间形成模具腔，上压头I从模具套2的上端压入模具腔，压片3包括上压片31和下压片32，上压片31位于上压头I的下方，模具套2位于模具底座5上，下压片32位于模具底座5的上方，上压片31和下压片32无缝地嵌入模具腔中以实现滑动密封配合，上压片31和下压片32分别从模具套2的两端压入模具腔;在模具腔中位于上压片31和下压片32之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区6。外模套4无缝地套装在模具套2的外侧。上压头I为T型结构，包括用于从上方压入模具腔中的压杆和位于压杆上方的盘状的压杆座，压杆的长度不小于模具腔的深度。本实施例中，压杆为圆柱形，模具套2和外模套4均为一体的圆筒状。模具底座5为工字型结构，包括圆盘和位于圆盘下方的上小下大的座体，圆盘的直径与模具套4的外径相同。外模套4上设有测温孔。上压头1、模具套2、上压片31、下压片32和模具底座5的材料均为石墨。
[0020]放电等离子烧结设备的工作过程如下，首先将下压片32从模具套2底端嵌入模具腔，将原料粉末从模具套2的上端放入模具腔，再将上压片31和上压头I的压杆依次从上端压入模具套2，在位于烧结区6的模具套内壁上涂抹氮化硼，在压片和原料粉末之间垫上石墨纸使得烧结原料与模具隔开，最后放在模具底座5上。将上述步骤准备好以后，把模具放置在放电等离子烧结设备的烧结室中，调整好模具位置以保证外模套4的测温孔与烧结设备的温度测量仪器的观察孔对齐，同时确保压杆和模具底座5与烧结设备通电电极接触良好，随后选择合适的烧结参数进行真空条件下的放电等离子烧结;烧结完成后，使模具温度冷却，当温度降到100°C左右，用隔热手套将模具从烧结设备中取出，从模具底座5上取下模具并翻转，使得压杆位于下方，由于压杆的长度不小于模具腔的深度，能够将试样推出模具，这样会大大简化脱模过程，同时有压片和压杆座的存在，保证了粉体不会逸出。同时，如果随着压片和压杆多次进入模具套，会使得模具腔内径增大，这时只要更换压片和压杆即可，其余的模具组件仍然可以继续使用。提高了模具的使用寿命，降低了模具的使用成本，同时操作简单，生产率高。
[0021]在其他实施例中，也可以使压杆的长度小于模具腔的深度，在取出试样时可借助其他工具。
[0022]在其他实施例中，模具底座也可以包括从模具套的下端压入模具腔的压杆。
[0023]本实用新型的放电等离子烧结模具的结构与上述实施例中放电等离子烧结模具的结构相同，在此不再赘述。
【主权项】
1.放电等离子烧结模具，包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上压头，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，上压头从模具套的上端压入模具腔，其特征在于:所述上压头的下方设有上压片，所述模具底座上设有下压片，上压片和下压片分别与所述模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。2.根据权利要求1所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述上压头包括用于压入模具腔中的压杆，压杆的长度不小于所述模具腔的深度。3.根据权利要求1所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述模具套为一体的圆筒状。4.根据权利要求3所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述模具底座包括位于上端的圆盘，圆盘的直径与模具套的外径相同。5.根据权利要求4所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述模具底座为工字型结构，包括位于所述圆盘下方的上小下大的座体。6.根据权利要求1所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述模具套的外侧无缝地套有外模套。7.根据权利要求1至6任一项所述的放电等离子烧结模具，其特征在于:所述上压头、模具套、上压片、下压片和模具底座的材料均为石墨。8.放电等离子烧结设备，包括烧结室和位于烧结室中的放电等离子烧结模具，所述烧结模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上压头，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，上压头从模具套的上端压入模具腔，其特征在于:所述上压头的下方设有上压片，所述模具底座上设有下压片，上压片和下压片分别与所述模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。9.根据权利要求8所述的放电等离子烧结设备，其特征在于:所述上压头包括用于压入模具腔中的压杆，压杆的长度不小于所述模具腔的深度。10.根据权利要求8或9所述的放电等离子烧结设备，其特征在于:所述模具套外侧无缝地套有外模套，外模套上设有用于与烧结设备的温度测量仪器的观察孔对齐以测温的测温孔。
【专利摘要】本实用新型涉及一种放电等离子烧结模具及使用该模具的烧结设备。放电等离子烧结模具包括模具底座和位于模具底座上的模具套及上压头，模具套的内壁包围的空间形成模具腔，上压头从模具套的上端压入模具腔，所述上压头的下方设有上压片，所述模具底座上设有下压片，上压片和下压片分别与所述模具腔滑动密封配合，在模具腔中位于上压片和下压片之间的空间为用于烧结原料粉末的烧结区。压片使得模具套两端的密封作用增强，在真空烧结时保证无粉体逸出，能够有效避免在真空烧结时因为粉体的逸出造成仪器的损坏，提高了模具的使用寿命，降低了放电等离子烧结工艺制备成本，同时模具操作简单方便，提高了生产效率。
【IPC分类】C04B35/64, H05B7/06, B22F3/105
【公开号】CN205200540
【申请号】CN201521009076
【发明人】朱顺新, 刘勇, 李国辉, 田保红, 宋克兴, 张毅, 国秀花
【申请人】河南科技大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月8日