空心球、制作空心球的模具以及制作空心球的方法
【专利摘要】本发明属于机械零件领域，具体涉及一种空心球、制作空心球的模具以及制作空心球的方法。包括内胆和包覆于内胆外的外壳，内胆设置为空心球状结构，外壳一体成型。还公开了一种制作上述空心球的模具，包括:外模、上模、下模、辅助模和定位机构；外模设置为筒状结构，外模内腔设置为模腔，上模和下模可分离地分别设置于模腔的上部和下部；辅助模套设于外模外以定位外模；定位机构沿外模的周向方向设置并抵紧内胆。由于本发明提供的空心球不存在粘结缝，因而在高腐蚀性环境中，不会存在由于腐蚀性液体腐蚀粘结缝而导致的空心球脱胶开裂的问题，同样的，也不会存在由于空心球粘结处粘结强度不够而导致的受压开裂问题。
【专利说明】
空心球、制作空心球的模具以及制作空心球的方法
技术领域
[0001]本发明属于机械零件领域，尤其是涉及一种空心球、制作空心球的模具以及制作空心球的方法。
【背景技术】
[0002]聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳的材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化学药品，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温性能优异。
[0003]由聚四氟乙烯制成的空心球由于聚四氟乙烯本身的优良性能而得到了广泛的应用，聚四氟乙烯空心球广泛应用于轴承、滚筒、阀门、止回阀以及一些低温液体和酸性条件下的仪器，特别是在一些腐蚀性较强的管道、防腐池、栗阀等设备中起到密封和保护的作用。
[0004]现有的聚四氟乙烯空心球普遍是通过两个半球粘接而成，两个半球的材质均为聚四氟乙烯，两个半球的粘接的方式例如是螺纹连接或者胶水粘接。但是，在管道、栗阀和防腐池中存在较大的压力且腐蚀性较强，在外界较大的压力作用下，粘结缝容易开裂，在腐蚀性较强的环境下，粘结缝处容易被腐蚀。采用螺纹或者胶水连接的聚四氟乙烯空心球会因外界恶劣的工作环境而开裂或者脱胶，导致密封或者保护性能丧失，甚至给人身安全造成一定的危害。
[0005]现有技术中的聚四氟乙烯空心球存在的主要问题在于:容易因开裂或脱胶而导致广品失效。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种空心球、制作空心球的模具以及制作空心球的方法，以解决现有技术中的空心球容易因开裂或脱胶而导致产品失效的问题。
[0007]本发明公开了一种空心球，包括内胆和包覆于所述内胆外的外壳，所述内胆设置为空心球状结构，所述外壳一体成型。
[0008]更进一步地，所述外壳的材质为聚四氟乙稀。
[0009]更进一步地，所述内胆的材质为不锈钢。
[0010]本发明公开了一种制作上述空心球的模具，包括:外模、上模、下模、辅助模和定位机构；
[0011]所述外模设置为筒状结构，所述外模内腔设置为模腔，所述上模和所述下模可分离地分别设置于所述模腔的上部和下部;所述辅助模套设于所述外模外以定位所述外模；所述定位机构沿所述外模的周向方向设置并抵紧所述内胆，所述定位机构用于定位所述内胆。
[0012]更进一步地，所述定位机构包括设置于所述辅助模上端面的母定位齿、设置于所述外模上的定位孔、以及可分离地与所述母定位齿配合并穿过所述定位孔以抵紧所述内胆的辅助工具。
[0013]更进一步地，所述辅助工具包括与所述母定位齿啮合的子定位齿、以及沿所述母定位齿和子定位齿排列方向设置的固定头，所述固定头穿过所述定位孔以抵紧所述内胆。
[0014]更进一步地，所述定位机构设置有三个，三个所述定位机构在所述外模的周向方向上均匀分布。
[0015]本发明公开了一种上述制作空心球的模具制作空心球的方法，包括以下步骤:
[0016]步骤SI，毛坯制作工序:
[0017]步骤Sll，首次加料:所述下模放入所述外模的模腔中，向所述模腔中加入外壳原料，将所述内胆放入模腔中，并利用所述定位机构将所述内胆的中心定位于所述模腔的中轴线上；
[0018]步骤S12，首次旋转:围绕所述外模的中轴线旋转所述外模，以使所述外壳原料围绕所述内胆均匀分布；
[0019]步骤S13，二次加料:向所述模腔中加入另外一半的外壳原料；
[0020]步骤S14，二次旋转:移除所述定位机构，围绕所述外模的中轴线再次旋转所述外模，以使所述外壳原料围绕所述内胆均匀分布；
[0021]步骤S15:施压保压:将所述上模盖合于所述下模的上部，并对所述外模、所述上模和所述下模同时施压并保压，保压完成后脱模，得到毛坯制品；
[0022]步骤S2，烧结工序:将所述毛坯制品放入烧结炉中，烧结温度从常温逐渐升高至上限温度阈值，然后停止加热直至烧结炉中的温度逐渐降低至下限温度阈值，取出毛坯制品进行自然冷却，得到半成品；
[0023]步骤S3，后加工工序:将所述半成品进行抛光和打磨处理，得到成品。
[0024]更进一步地，所述步骤SI中，首次旋转和再次旋转的旋转方向相反。
[0025]更进一步地，所述步骤S2中，上限温度阈值设置为360°C-40(TC，下限温度阈值设置为 60 °C-100 °C。
[0026]结合以上技术方案，
[0027]本发明公开了一种空心球，包括内胆和包覆于内胆外的外壳，内胆设置为空心结构，外壳一体成型。本发明提供的空心球与现有技术中的仅仅通过两个聚四氟乙烯半球粘结而成的空心球相比，由于设置有内胆，内胆可以有效提高空心球的强度，使得空心球可以承受较强的外界压力。又由于本发明提供的空心球一体成型，不存在粘结缝，因而在高腐蚀性环境中，不会存在由于腐蚀性液体腐蚀粘结缝而导致的空心球脱胶开裂的问题，同样的，也不会存在由于空心球粘结处粘结强度不够而导致的受压开裂问题。
[0028]本发明还公开了一种制作空心球的模具，包括:外模、上模、下模、辅助模和定位机构;外模设置为筒状结构，外模内腔设置为模腔，上模和下模可分离地设置于模腔的上部和下部;辅助模套设于外模外以定位外模;定位机构所述外模的周向方向设置并抵紧所述内胆，用于对内胆进行固定。上模和下模围设而成的球形空间为空心球的成型空间，辅助模套设于外模外部可以稳定地固定外模，避免由于外模的移位造成的空心球最终成型效果不佳甚至失效的问题。由于本发明提供的空心球设置有内胆，内胆为空心球状结构，内胆中心偏离空心球中心会导致空心球成型效果不佳甚至报废，为了保证内胆的中心与空心球的中心重合，在空心球的制作过程中，必须保证内胆的准确定位，本发明提供的一种制作空心球的模具设置有定位工具，定位工具沿外模的周向方向设置并抵紧内胆，定位工具的平衡作用力使得内胆中心与空心球的中心重合，保证本发明提供的一种制作空心球的模具的成型效果，采用本发明提供的制作空心球的模具，可以有效避免现有技术中的空心球容易因开裂或脱胶而导致的产品失效的问题。
[0029]本发明还公开了一种制作空心球的方法。具体包括毛坯制作工序、烧结工序和后加工工序。其中，毛坯制作工序用于制造毛坯，烧结工序用于得到半成品，后加工工序用于得到成品。更为具体地，在毛坯制作工序中，包括有下列工序:首次加料、首次旋转、二次加料、二次旋转和施压保压。首次加料是将外壳原料加入模腔中，然后将内胆放入模腔，并利用定位机构保证内胆的中心位于模腔的中轴线上。首次旋转是围绕外模的中轴线旋转外模，以使外壳原料围绕内胆均匀分布。二次加料是向模腔中加入另外一半的外壳原料。二次旋转是在移除定位机构后，再次旋转外模，使得外壳原料围绕内胆均匀分布。施压保压是将上模盖合于下模上部后，对外模、上模和下模同时施压并保压，并最后脱模得到毛坯制品。烧结工序是将毛坯制品放入烧结炉中，烧结温度从常温逐渐升高至上限温度阈值，然后停止加热直至烧结炉中的温度逐渐降低至下限温度阈值，取出毛坯制品进行自然冷却，得到半成品。后加工工序是将半成品进行抛光和打磨处理，得到成品。上述方法中的首次旋转过程，由于设置有定位机构，定位机构沿外模的周向方向设置并抵紧内胆，定位机构在外模周向方向的平衡作用力使得内胆的中心位于外模的轴线上，因而可以避免内胆偏心，保证通过该方法制备得到的空心球的成品质量。上述方法中，首次加料以及首次旋转使得外壳原料均匀分布于内胆外周面，形成下半部分的半球，二次加料以及二次旋转使得外壳原料均勾分布于内胆外周面，形成上半部分的半球。最后经过施压和保压后，下半部分的半球和上半部分的半球粉料可以充分融合，形成整体结构，制得毛坯制品。毛坯制品经过烧结工序和后加工工序处理后制得成品。本发明提供的制作空心球的方法可以制备得到一体成型的空心球，制备得到的空心球不存在粘结缝，可以有效避免现有技术中的空心球容易因开裂或脱胶而导致的产品失效的问题。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0031]图1为实施例1提供的空心球的结构示意图；
[0032]图2为实施例2提供的制作空心球的模具未安装辅助工具的结构示意图；
[0033]图3为实施例2提供的制作空心球的模具安装有辅助工具的结构示意图；
[0034]图4为辅助工具的结构示意图。
[0035]附图标记:
[0036]1-内胆；2-外壳；3-外模；
[0037]4-上模；5-下模；6-辅助模；
[0038]71-母定位齿；72-定位孔；73-辅助工具；
[0039]731-子定位齿； 732-固定头。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0041]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0042]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0043]为了进一步了解本发明的内容、特点以及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0044]实施例1
[0045]本实施例的目的在于提供一种空心球，该空心球不存在粘结缝，因而可以有效避免现有技术中的空心球由于存在粘结缝而导致的容易脱胶和开裂的问题，具体而言；
[0046]请参见图1，包括内胆I和包覆于内胆I外的外壳2，其中，内胆I设置为空心球状结构，其中，外壳2—体成型。
[0047]需要说明的是，本实施例提供的一种空心球广泛应用于以下诸如腐蚀性较强的管道、防腐池、栗阀等设备中起到密封和保护作用。由于设置有内胆I，内胆I可以有效提高空心球的强度，使得空心球可以承受较强的外界压力。又由于本发明提供的空心球一体成型，不存在粘结缝，因而在高腐蚀性环境中，不会存在由于腐蚀性液体腐蚀粘结缝而导致的空心球脱胶开裂的问题，同样的，也不会存在由于空心球粘结处粘结强度不够而导致的受压开裂问题。
[0048]作为其中一种较优的实施例，外壳2的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀。
[0049]作为其中一种较优的实施例，内胆I的材质为不锈钢。不锈钢的材质可以有效提高空心球的强度，以使空心球可承受较强的外界压力。
[0050]实施例2
[0051 ]本实施例的目的在于提供一种制作空心球的模具，具体而言，
[0052 ]请一并参见图2、图3和图4，包括:外模3、上模4、下模5、辅助模6和定位机构。
[0053]其中，外模3设置为筒状结构，外模3内腔设置为模腔，上模4和下模5可分离地设置于模腔的上部和下部;辅助模6套设于外模3外以定位外模3;定位机构沿外模3的周向方向设置并抵紧并定位内胆I。
[0054]上模4和下模5围设而成的球形空间为空心球的成型空间，辅助模6套设于外模3外部可以稳定地固定外模3，避免由于外模3的移位造成的空心球最终成型效果不佳甚至失效的问题。
[0055]需要说明的是:判断空心球品质的优劣的其中一个重要的标准在于内胆I和外壳2是否同心，如果内胆I和外壳2不同心，即内胆I相对于外壳2偏心设置。则，一方面，在制备空心球的施压保压过程中，外壳2的受力将会因不均匀而导致产成品的成型不良；另一方面，在空心球的使用过程中，内胆I的偏心会导致空心球的离心运动，严重影响采用该空心球的设备的控制精度。结合以上分析，在空心球的制备过程中，需保证内胆I和外壳2的中心重合以保证产品的成品率。
[0056]为了保证内胆I的中心与外壳2的中心重合，在空心球的制作过程中，必须保证内胆I的准确定位，因而，本发明提供的一种制作空心球的模具设置有定位工具，定位工具沿外模3的周向方向设置并抵紧内胆I，定位工具的平衡作用力使得内胆I中心与空心球的中心重合，从而可以保证本发明提供的一种制作空心球的模具的成型效果。
[0057]该实施例的可选方案中，作为其中一种较优的实施方式，定位机构包括设置于辅助模6上端面的母定位齿71、设置于外模3外壁的定位孔72、以及可分离地与母定位齿71配合并穿过定位孔72以抵紧内胆I的辅助工具73。
[0058]上述可选方案中，作为其中一种较优的实施方式，辅助工具73包括与母定位齿71啮合的子定位齿731、以及沿母定位齿71和子定位齿731排列方向设置的固定头732，固定头732穿过定位孔72以抵紧内胆I。固定头732靠近内胆I的端部设置为与内胆I的外周面相互匹配的结构，固定头732优选设置为从内胆I的球心沿半径方向向外凸出的弧面结构以完全抵接内胆I。可以理解，母定位齿71和子定位齿731的形状可根据需要设置多种，例如可以是矩形、梯形等。
[0059]辅助工具73的工作过程简述如下:
[0060]在需要对内胆I进行定位时，将辅助工具73放置于辅助模6上方，辅助模6具的固定头732朝向模腔，设置于辅助工具73下方的子定位齿731与设置于辅助模6具上方的母定位齿71配合，具体而言，母定位齿71卡装于子定位齿731之间的位置。固定头732穿过设置于外模3上的定位孔72并抵紧内胆I，均匀分布于外壳2周向方向的多个辅助工具73同时抵紧内胆I，内胆I在受力平衡的情况下固定于模腔的中心。
[0061 ]上述可选方案中，较优选地，定位机构设置有三个，三个定位机构在外模3的周向方向上均勾分布，三个定位机构施加于内胆I上的作用力较为稳定。当然，定位机构的数量还可以根据需要设置为其他数量。
[0062]采用本发明提供的制作空心球的模具，可以制备一体成型的空心球，上述空心球不存在粘结缝，因而在高腐蚀性环境中，不会存在由于腐蚀性液体腐蚀粘结缝而导致的空心球脱胶开裂的问题，同样的，也不会存在由于空心球粘结处粘结强度不够而导致的受压开裂问题。可以有效避免现有技术中的空心球容易因开裂或脱胶而导致的产品失效的问题。
[0063]实施例3
[0064]本实施例的目的在于提供一种制作空心球的方法，采用了实施例2所公开的制作空心球的模具，为了节约篇幅，实施例2中公开的制作空心球的模具的相关技术特征在此不再重复描述，包括以下步骤:
[0065]具体而言，
[0066]步骤SI，毛坯制作工序:
[0067]步骤Sll，首次加料:下模5放入外模3的模腔中，向模腔中加入外壳2原料，将内胆I放入模腔中，并利用定位机构将内胆I的中心定位于模腔的中轴线上；
[0068]步骤S12，首次旋转:围绕外模3的中轴线旋转外模3，以使外壳2原料围绕内胆I均勾分布；
[0069]步骤S13，二次加料:向模腔中加入另外一半的外壳2原料；
[0070]步骤S14，二次旋转:移除定位机构，围绕外模3的中轴线再次旋转外模3，以使外壳2原料围绕内胆I均匀分布；
[0071 ]步骤SI5:施压保压:将上模4盖合于下模5的上部，并对外模3、上模4和下模5同时施压并保压，保压完成后脱模，得到毛坯制品；
[0072]步骤S2，烧结工序:将毛坯制品放入烧结炉中，烧结温度从常温逐渐升高至上限温度阈值，然后停止加热直至烧结炉中的温度逐渐降低至下限温度阈值，取出毛坯制品进行自然冷却，得到半成品；
[0073]步骤S3，后加工工序:将半成品进行抛光和打磨处理，得到成品。
[0074]需要说明的是:外壳2粉料的均匀与否关系到产成品的良率，本实施例提供的制作空心球的方法经过了首次旋转和二次旋转，在旋转外模3的过程中，外壳2原料有趋向于沿旋转方向堆积的趋势，即外壳2原料存在因局部堆积而造成分布不均的问题。
[0075]为了保证外壳2原料在模腔中围绕内胆I均匀分布，上述步骤SI中，首次旋转和再次旋转的旋转方向相反。两次旋转的方向相反可以保证外壳2原料分布更加均匀。
[0076]需要说明的是:空心球在烧结过程中，外壳2原料的粉体界面随着温度的逐渐升高而逐渐融合，粉体与粉体之间的空隙逐渐变小直至粉体界面完全融合为一体。在烧结过程中，外壳2内部残留有热应力，该热应力有向外散失的趋势，但由于粉体与粉体之间的空隙减小而导致热应力失去了向外延伸的通道，固热应力有强制分离外壳2而导致外壳2裂开的趋势，当热应力达到一定的强度时，热应力将导致外壳2裂开，因而烧结空心球的过程中，需要逐步降温，保证热应力逐步散失，避免热应力过多地残留于外壳2内部。
[0077]其中，为了避免空心球在烧结过程中的制品因温控不良而导致的制品裂开或者报废等问题，上述步骤S2中，上限温度阈值设置为360°C-40(TC，下限温度阈值设置为60°C-1OOcC0
[0078]本发明提供的制作空心球的方法可以制备得到一体成型的空心球，制备得到的空心球不存在粘结缝，可以有效避免现有技术中的空心球容易因开裂或脱胶而导致的产品失效的问题。
[0079]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种空心球，其特征在于，包括内胆(I)和包覆于所述内胆(I)外的外壳(2)，所述内胆(I)设置为空心球状结构，所述外壳(2)—体成型。2.根据权利要求1所述的空心球，其特征在于，所述外壳(2)的材质为聚四氟乙烯。3.根据权利要求1所述的空心球，其特征在于，所述内胆(I)的材质为不锈钢。4.一种制作如权利要求1-3任一项所述的空心球的模具，其特征在于，包括:外模(3)、上模(4)、下模(5)、辅助模(6)和定位机构； 所述外模(3)设置为筒状结构，所述外模(3)内腔设置为模腔，所述上模(4)和所述下模(5)可分离地分别设置于所述模腔的上部和下部;所述辅助模(6)套设于所述外模(3)外以定位所述外模(3);所述定位机构沿所述外模(3)的周向方向设置并抵紧所述内胆(I)，所述定位机构用于定位所述内胆(I)。5.根据权利要求4所述的制作空心球的模具，其特征在于，所述定位机构包括设置于所述辅助模(6)上端面的母定位齿(71)、设置于所述外模(3)上的定位孔(72)、以及可分离地与所述母定位齿(71)配合并穿过所述定位孔(72)以抵紧所述内胆(I)的辅助工具(73)。6.根据权利要求5所述的制作空心球的模具，其特征在于，所述辅助工具(73)包括与所述母定位齿(71)嗤合的子定位齿(731)、以及沿所述母定位齿(71)和子定位齿(731)排列方向设置的固定头(732)，所述固定头(732)穿过所述定位孔(72)以抵紧所述内胆(I)。7.根据权利要求6所述的制作空心球的模具，其特征在于，所述定位机构设置有三个，三个所述定位机构在所述外模(3)的周向方向上均匀分布。8.—种利用如权利要求4-7任一项所述的制作空心球的模具制作空心球的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤SI，毛坯制作工序: 步骤Sll，首次加料:所述下模(5)放入所述外模(3)的模腔中，向所述模腔中加入外壳(2)原料，将所述内胆(I)放入模腔中，并利用所述定位机构将所述内胆(I)的中心定位于所述模腔的中轴线上； 步骤S12，首次旋转:围绕所述外模(3)的中轴线旋转所述外模(3)，以使所述外壳(2)原料围绕所述内胆(I)均匀分布； 步骤S13，二次加料:向所述模腔中加入另外一半的外壳(2)原料； 步骤S14，二次旋转:移除所述定位机构，围绕所述外模(3)的中轴线再次旋转所述外模(3)，以使所述外壳(2)原料围绕所述内胆(I)均匀分布； 步骤S15:施压保压:将所述上模(4)盖合于所述下模(5)的上部，并对所述外模(3)、所述上模(4)和所述下模(5)同时施压并保压，保压完成后脱模，得到毛坯制品； 步骤S2，烧结工序:将所述毛坯制品放入烧结炉中，烧结温度从常温逐渐升高至上限温度阈值，然后停止加热直至烧结炉中的温度逐渐降低至下限温度阈值，取出毛坯制品进行自然冷却，得到半成品； 步骤S3，后加工工序:将所述半成品进行抛光和打磨处理，得到成品。9.根据权利要求8所述的制作空心球的方法，其特征在于，所述步骤SI中，首次旋转和再次旋转的旋转方向相反。10.根据权利要求9所述的制作空心球的方法，其特征在于，所述步骤S2中，上限温度阈值设置为360°C-400°C，下限温度阈值设置为60°C-100°C。
【文档编号】B29L22/00GK106079498SQ201610625290
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月1日 公开号201610625290.8, CN 106079498 A, CN 106079498A, CN 201610625290, CN-A-106079498, CN106079498 A, CN106079498A, CN201610625290, CN201610625290.8
【发明人】王军
【申请人】王军