本实用新型涉及粉末冶金以及陶瓷生产用热压模具设计制造领域，具体涉及一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具。
背景技术：
热压烧结是一种将模压与烧结相结合的材料制备技术，制备过程中将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成。热压烧结由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性状态，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的进行，因而成型压力仅为冷压的1/10；还能降低烧结温度，缩短烧结时间，从而抵制晶粒长大，得到晶粒细小且综合性能较好的产品。热压烧结由于无需添加烧结助剂或成型助剂，并且热压所需压力较小，产品致密度高，尺寸可以精确控制，因此可以用于生产硬质合金轧辊，刀具等大型零件与烧结性较差的高纯度陶瓷产品。
热压烧结的缺点主要是因为该技术将粉料直接装入模腔，因此在烧结过程中制品容易与模腔内壁粘连，对模具损坏较大，容易增大模具消耗量，并且制备过程及设备复杂，生产控制要求严，能源消耗大，生产效率较低，生产成本高。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的模具消耗量较大的问题，本发明在于提供一种相互独立、可拆卸、可单独更换、具有更好的温度均匀性，并且根据试样的大小可以随时调整的模具组合，提高模具的使用率，有效降低生产成本。
本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，所述石墨模具包括上压头(1)、最大模套(2)、第一中间模套(3)、最小模套(4)、第一垫圈(5)、最小垫圈(6)、底座(7)；
所述最大模套(2)、第一中间模套(3)、最小模套(4)、第一垫圈(5)、最小垫圈(6)均呈圆环柱形；
所述底座(7)由凸出部分(7a)和底部(7b)组成，定义凸出部分(7a)的高度为A；
所述第一垫圈(5)、最小垫圈(6)的厚度一致，且等于厚度等于A；
所述上压头(1)由基座(1a)和凸出部分(1b)组成；定义凸出部分(1b)的高度为B、直径为E，则最大模套(2)的高度也等于B；同时，第一中间模套(3)、最小模套(4)的高度也均等于B；
定义最大模套(2)的厚度为C，则第一垫圈(5)的厚度也为C；
定义最小模套(4)的厚度为D，则最小垫圈(6)的厚度为也D；
所述底座(7)的垂直投影呈圆形，所述圆形的直径大于(2C+2D+E)。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，底部(7b)的直径为φ175mm；基座(1a)的直径为φ160mm。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，基座(1a)的顶上还开有一圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽的直径为100mm；深度为5mm；
底部(7b)的底面上也开有一圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽的直径为100mm；深度为5mm。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，基座(1a)、底部(7b)的厚度为均为30mm。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，所述B的取值为120mm、E的取值为50mm；所述C的取值为12.5mm、D的取值为12.5mm。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，当底部(7b)的直径为φ175mm；基座(1a)的直径为φ160mm、所述B的取值为120mm、E的取值为50mm、所述C的取值为12.5mm、D的取值为12.5mm时；最大模套(2)的外径为150mm、内径为100mm。
作为优选方案，本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，各部件的表面表面粗糙度小于等于5μm。
本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，石墨模具可拆卸，可单独更换，并且根据试样的大小可以随时调整模具的组合，进而达到所需的尺寸要求。
本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，多层模套可以有效保证烧结过程中温度的均匀性。
本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具，两个或多个垫圈的内外径尺寸与内层的两个或多个模套的尺寸一一对应，尤其是厚度。
本发明所用材料均为市面上常见的高强度石墨。
本发明优势：
1.本发明能满足不同尺寸样品的热压烧结制备。
2.本发明中所设计模具强度较高，使用过程中可以显著提高使用寿命。
3.本发明可以提高模具使用效率，有效节约投资成本。
附图说明
图1为本实施例1、2、3所设计的可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具的结构示意图。
图中标记：1、上压头；2、最大模套；3、中间模套；4、最小模套；5、大垫圈；6、小垫圈；7、模具底座。图1中标尺单位为mm。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明一种可用于多尺寸样品热压烧结的多层次组合石墨模具的设计方法作进一步的说明。
如图1所示：所述石墨模具包括上压头(1)、最大模套(2)、第一中间模套(3)、最小模套(4)、第一垫圈(5)、最小垫圈(6)、底座(7)；
所述最大模套(2)、第一中间模套(3)、最小模套(4)、第一垫圈(5)、最小垫圈(6)均呈圆环柱形；
所述底座(7)由凸出部分(7a)和底部(7b)组成，定义凸出部分(7a)的高度为A，且A的取值为30mm；
所述第一垫圈(5)、最小垫圈(6)的厚度一致，且等于厚度等于A＝30mm；
所述上压头(1)由基座(1a)和凸出部分(1b)组成；定义凸出部分(1b)的高度为B＝120mm、直径为E＝50mm，则最大模套(2)的高度也等于B＝120mm；同时，第一中间模套(3)、最小模套(4)的高度也均等于B＝120mm；
定义最大模套(2)的厚度为C＝12.5mm，则第一垫圈(5)的厚度也为C＝12.5mm；
定义最小模套(4)的厚度为D＝12.mm，则最小垫圈(6)的厚度为也D＝12.5mm；
所述底座(7)的垂直投影呈圆形，所述圆形的直径为175mm大于(2C+2D+E)。
底部(7b)的直径为φ175mm；基座(1a)的直径为φ160mm。
基座(1a)的顶上还开有一圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽的直径为100mm；深度为5mm；
底部(7b)的底面上也开有一圆柱形凹槽；所述圆柱形凹槽的直径为100mm；深度为5mm。
基座(1a)、底部(7b)的厚度为均为30mm。
最大模套(2)的外径为150mm、内径为100mm；
最小模套(4)的外径为100mm、内径为50mm；
所设计各部件的表面表面粗糙度均小于等于5μm。
具体结构如图1所示。
实施例1
制备φ50mm的样品，需要去掉底座垫圈5和6，将三个模套2、3与4分层次套合，即可以用于φ50mm样品的热压烧结。
实施例2
如烧结制备φ100mm的样品，需要去掉底座垫圈5，将三个模套2、3与4分层次套合，即可以用于φ100mm样品的热压烧结。
实施例3
烧结制备φ150mm的样品，需要同时使用底座垫圈5和6，将三个模套2、3与4分层次套合，即可以用于φ150mm样品的热压烧结。
本发明与现有技术相比，主要优点是本发明能满足不同尺寸样品的热压烧结制备，模具较高的强度可以使其在使用过程中显著降低损耗，有效节约投资成本。