制造片状烧结体的等静压成型模具及其装配方法
【专利摘要】本发明公开了一种制造片状烧结体的等静压成型模具以及该模具的装配方法，通过该模具及装配方法能够得到高平整性的进行粉末冶金烧结前的片状坯体，从而提高片状烧结体的产品质量。该模具包括上模板和与该上模板平行相对设置的下模板，所述上模板与下模板之间通过一个环形的弹性密封垫圈支撑，该弹性密封垫圈沿着上模板的内成型面的周边以及下模板的内成型面的周边设置从而使弹性密封垫圈的内侧壁与上模板的内成型面、下模板的内成型面之间形成模具型腔，所述上模板和下模板通过沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构相连并在防脱出预紧构件的作用下压住该弹性密封圈。
【专利说明】制造片状烧结体的等静压成型模具及其装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造片状烧结体的等静压成型模具及其装配方法。
【背景技术】
[0002]长期以来， 申请人:一直从事烧结多孔材料管状滤芯的研发和制造。管状滤芯是最普遍的滤芯形式，其过滤方式分外进内出式和内进外出式。外进内出式是指待过滤介质从滤芯的外表面向滤芯的中心管腔渗透，目前主要用于终端过滤。内进外出式是指待过滤介质从滤芯的中心管腔向滤芯的外表面渗透，目前主要用于错流过滤。无论采用上面何种过滤方式，过滤精度和效率都是评价过滤技术优缺的关键技术指标。过滤精度主要靠滤芯材料本身孔隙的精细程度(即孔径大小)来决定，而过滤效率除了与滤芯材料的孔隙度、工作时的过滤压力有关外，还与滤芯的过滤面积和滤芯壁厚的有关。滤芯的过滤面积越大、厚度越薄，在相同的过滤压力下,单位时间内通过滤芯的被过滤介质的量就越大,过滤效率越高。出于这样的考虑，本申请的发明人对于如何提高滤芯过滤面积、降低滤芯壁厚进行了大量探索，并尝试制造了大长度薄壁烧结多孔材料管状滤芯。但发明人发现，大长度薄壁烧结多孔材料管状滤芯的制造工艺要求很高，尤其是对滤芯壁厚均匀性的控制难度较大。
【发明内容】
[0003]基于上述背景，本申请所要解决的技术问题是提供一种在形状、构造上完全不同于现有管状滤芯的新型板式滤芯组件，以便于制造出壁厚较薄的滤芯产品；并且，本申请还要提供用于制造该板式滤芯组件的过滤片以及该过滤片的制造方法。
[0004]此外，本申请还将提供一种制造片状烧结体的等静压成型模具以及该模具的装配方法，通过该模具及装配方法能够得到高平整性的进行粉末冶金烧结前的片状坯体(例如本申请中用于制造板式滤芯组件的过滤片的坯体)，从而提高片状烧结体的产品质量。
[0005]本申请的板式滤芯组件，包括由多孔材料制成的第一过滤片，所述第一过滤片具有相互平行的第一过滤片外壁和第一过滤片内壁，所述第一过滤片外壁和第一过滤片内壁之间形成第一过滤片的厚度，以及由多孔材料制成第二过滤片，所述第二过滤片具有相互平行的第二过滤片外壁和第二过滤片内壁，所述第二过滤片外壁和第二过滤片内壁之间形成第二过滤片的厚度，所述的第一过滤片内壁和/或第二过滤片内壁上间隔设有多条凸筋，第一过滤片与第二过滤片通过这些凸筋接触支撑后粘合为一体，从而在第一过滤片内壁与第二过滤片内壁之间形成由所述凸筋间隔开的过滤流道，并且，所述第一过滤片和第二过滤片之间分别在位于首、未位置的过滤流道的外侧边缘处密封连接。
[0006]在上述的板式滤芯组件中，当第一过滤片与第二过滤片粘合为一体后，其中的凸筋便起到了内支撑作用，可确保板式滤芯组件的整体强度和刚度，从而为将第一过滤片的厚度和第二过滤片的厚度设计的较薄创造了条件。并且，由于板式滤芯组件中的过滤流道是在第一过滤片与第二过滤片粘合后自然产生的，在这些过滤流道的形成过程中第一过滤片内壁、第二过滤片内壁未受到未机械摩擦(这与过滤流道通过模具抽芯来成型的方式形成不同)，因此就不必要考虑板式滤芯组件制造过程中因机械受力需增大第一过滤片、第二过滤片厚度以增强强度的问题。总之，本申请上述的板式滤芯组件，其在形状、构造上的特点允许把第一过滤片、第二过滤片厚度设计的较薄，为在一定程度上提高过滤效率创造了条件。
[0007]上述板式滤芯组件的凸筋可以全部设置在第一过滤片内壁或第二过滤片内壁上，也可以部分在第一过滤片内壁，部分在第二过滤片内壁上。凸筋的间隔距离、延伸方向也可根据对过滤流道的具体要求设置。作为可能是应为最广泛的一种具体结构，板式滤芯组件中，所述第一过滤片内壁上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋，其中两条凸筋分别位于第一过滤片的左右侧边；所述第二过滤片内壁上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋，其中两条凸筋分别位于第二过滤片的左右侧边；第一过滤片内壁上的各凸筋与第二过
滤片内壁上的各凸筋--对应且彼此对接。该结构中，最好在其各组对接的凸筋中，至少在
位于所述左右侧边处的凸筋之间通过粘接或焊接方式密封连接为一体，从而简便的实现将第一过滤片和第二过滤片之间分别在位于首、未位置的过滤流道的外侧边缘处密封连接。并且，所述第一过滤片的形状、结构及尺寸与第二过滤片最好上下互为镜像，以使板式滤芯组件的结构对称，同时也方便板式滤芯组件的制造。
[0008]本申请中制造上述板式滤芯组件的过滤片，用于作为该板式滤芯组件的第一过滤片或第二过滤片，其包括由多孔材料制成的过滤片本体，该过滤片本体具有相互平行的过滤片外壁和过滤片内壁，所述过滤片外壁和过滤片内壁之间形成过滤片本体的厚度，所述过滤片内壁上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋，其中两条凸筋分别位于过滤片本体的左右侧边。
[0009]该过滤片的制造方法的步骤包括:将配制好的粉末原料装入一个用于制造片状烧结体的等静压成型模具中，然后将装配好的模具放入等静压成型机内进行等静压成型，成型后从模具取出过滤片坯体；将过滤片坯体放入烧结炉内进行高温烧结，烧结后冷却得到过滤片本体，该过滤片本体具有相互平行的过滤片外壁和过滤片内壁，所述过滤片外壁和过滤片内壁之间形成过滤片本体的厚度，所`述过滤片内壁上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋，其中两条凸筋分别位于过滤片本体的左右侧边；其中，所述模具包括上模板和与该上模板平行相对设置的下模板，所述上模板与下模板之间通过一个环形的弹性密封垫圈支撑，该弹性密封垫圈沿着上模板的内成型面的周边以及下模板的内成型面的周边设置从而使弹性密封垫圈的内侧壁与上模板的内成型面、下模板的内成型面之间形成模具型腔，所述上模板和下模板通过沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构相连并在防脱出预紧构件的作用下压住该弹性密封圈，所述上模板的内成型面与过滤片外壁相适应以成型该过滤片外壁，下模板的内成型面与过滤片内壁相适应以成型该过滤片内壁，下模板的内成型面上设有用于成型过滤片内壁上的各条凸筋的凹槽。该方法中使用的模具能够保证过滤片坯体外壁、内壁的平整性，提高烧结后过滤片本体的厚度均匀性。
[0010]本申请的制造片状烧结体的等静压成型模具，该模具包括上模板和与该上模板平行相对设置的下模板，所述上模板与下模板之间通过一个环形的弹性密封垫圈支撑，该弹性密封垫圈沿着上模板的内成型面的周边以及下模板的内成型面的周边设置从而使弹性密封垫圈的内侧壁与上模板的内成型面、下模板的内成型面之间形成模具型腔，所述上模板和下模板通过沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构相连并在防脱出预紧构件的作用下压住该弹性密封圈。使用时，将该模具放入等静压成型机中，上模板和下模板受到压力介质的作用，在沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构的保持下相向运动并挤压填充于模具型腔中的粉末原料，在此状态下保压一定的时间后，卸压并取出模具，拆开模具后即可得到表面平整、壁厚均匀的片状坯体。其中，所述上模板及其内成型面、下模板及其内成型面最好均为刚性材料，这样得到的产品平整性和壁厚均匀性非常好。
[0011]本申请上述制造片状烧结体的等静压成型模具，其既可用于成型上述的过滤片坯体，也可用于制造进行粉末冶金烧结前的其他片状坯体。当该模具用于成型上述的过滤片坯体时，则该模具中所述的上模板的内成型面与过滤片外壁相适应以成型该过滤片外壁，下模板的内成型面与过滤片内壁相适应以成型该过滤片内壁，下模板的内成型面上设有用于成型过滤片内壁上的各条凸筋的凹槽。
[0012]上述制造片状烧结体的等静压成型模具的装配方法的步骤包括:1)将下模板水平放置，使其内成型面朝上，然后沿下模板的内成型面的周边将弹性密封垫圈安装到下模板上，使弹性密封垫圈内围成与模具型腔对应一致的凹槽，然后向该凹槽内填充粉末原料；2)将专用装粉刮片放置到填充有粉末原料的凹槽上，使装粉刮片左右两边的让位槽分别向下卡入弹性密封垫圈，直至装粉刮片左右两边的下触角与下模板接触，然后再推动装粉刮片向前运动，将凹槽内的粉末原料刮平；3)通过垂直导向机构和防脱出预紧构件将上模板安装到下模板上方，使上模板从上往下压住弹性密封垫圈，然后在上模板与下模板四边缝隙中放入等高垫块，通过调整防脱出预紧构件使各等高垫块处的上模板与下模板缝隙一致，然后取出等高垫块，模具装配完成。该方法可提高粉末原料在模具型腔中的均匀性，保证上、下模板的平行度，确保等静压成型质量。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的说明、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本申请板式滤芯组件第一过滤片与第二过滤片粘合前横截面的结构示意图。
[0015]图2为本申请板式滤芯组件第一过滤片与第二过滤片粘合后横截面的结构示意图。
[0016]图3为本申请制造片状烧结体的等静压成型模具的结构示意图。
[0017]图4为图3的俯视图。
[0018]图5为本申请制造片状烧结体的等静压成型模具的装配过程示意图。
[0019]图6为本申请制造片状烧结体的等静压成型模具的装配过程示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示的板式滤芯组件，包括由多孔材料制成的第一过滤片110，所述第一过滤片110具有相互平行的第一过滤片外壁111和第一过滤片内壁112，所述第一过滤片外壁111和第一过滤片内壁112之间形成第一过滤片110的厚度，以及由多孔材料制成第二过滤片120，所述第二过滤片120具有相互平行的第二过滤片外壁121和第二过滤片内壁122，所述第二过滤片外壁121和第二过滤片内壁122之间形成第二过滤片120的厚度，并且，所述第一过滤片内壁112上横向(图1、2为板式滤芯组件的横截面的示意图，此处“横向”即横截面方向)均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋200，其中两条凸筋200分别位于第一过滤片110的左右侧边，所述第二过滤片内壁122上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋200，其中两条凸筋200分别位于第二过滤片120的左右侧边，第一过滤片110与第二过滤片120的形状、结构及尺寸(包括凸筋200)与第二过滤片120完全一致，即可均由图1中所示的过滤片本体100表示；此外，如图2所示，第一过滤片内壁112上的各凸筋200与第二过滤片内壁122上的各凸筋200 —一对应且彼此对接，各组对接的凸筋200之间均通过粘接或焊接方式密封连接为一体，这样，就使得第一过滤片110与第二过滤片120通过这些凸筋210接触支撑后粘合为一体，并且当第一过滤片110与第二过滤片120粘合为一体后，在第一过滤片内壁112与第二过滤片内壁122之间形成由所述凸筋200间隔开的过滤流道300。
[0021]上述的板式滤芯组件同样采用外进内出式和内进外出式两种过滤方式。外进内出式过滤时，待过滤介质(可以是气体，也可以是气体)分别从第一过滤片外壁111、第二过滤片外壁121向过滤流道300进行渗透；内进外出式过滤时，待过滤介质过滤流道300分别相第一过滤片外壁111、第二过滤片外壁121进行渗透。由于这样的过滤方式，相邻过滤流道300之间并不要求必须密封，因此，上述各组对接的凸筋200之间也就并非全部需要通过粘接或焊接方式密封连接为一体，只将位于所述左右侧边处的凸筋200之间通过粘接或焊接方式密封连接为一体，而其余组对接的凸筋200之间只接触，也是可能的(这种做法甚至会提高板式滤芯组件制造的方便性)。只要第一过滤片110和第二过滤片120之间分别在位于首、未位置的过滤流道300的外侧边缘处密封连接，这些过滤流道300就能够与板式滤芯组件外侧分开，从而实现过滤目的。
[0022]如图1、2所示，由于第一过滤片110与第二过滤片120完全一致，设凸筋200的高度=hl，第一过滤片110的厚度=第二过滤片110的厚度=h2，相邻凸筋200之间的间距为w，则，所述凸筋200在第一过滤片内壁112/第二过滤片内壁122上的总投影面积最好为第一过滤片内壁112/第二过滤片内壁122面积的70?90% ;所述第一过滤片110/第二过滤片120的厚度h2与相邻凸筋200之间的间距w之比为1:(20?30)。以第一过滤片110为例说明:凸筋200在第一过滤片内壁112上的总投影面积越小，第一过滤片110的过滤面积就越大，但第一过滤片110强度不利，通过计算，凸筋200在第一过滤片内壁112上的总投影面积可以达到第一过滤片内壁112面积的70?90%，在这个范围内，第一过滤片110的的强度足以保证高强度(较大的过滤压差和清洗滤芯时的反冲力)恶劣环境(高温、腐蚀性环境，或工况不稳定，存在反复波动的情况)下的过滤要求；在凸筋200在第一过滤片内壁112上的总投影面积可以达到第一过滤片内壁112面积的70?90%的基础上，进一步将第一过滤片110的厚度h2与相邻凸筋200之间的间距w之比设定为1: (20?30)，从而使第一过滤片110的厚度保持在一个相对非常小的范围内，并可保证第一过滤片110的强度。
[0023]此外，还可进一步将所述第一过滤片110/第二过滤片120的厚度h2与凸筋200的高度之比设为1:(1?2)。当所述第一过滤片110/第二过滤片120的厚度h2与凸筋200的高度之比为1: (1?2)时，将在保证板式滤芯组件整体厚度很小的情况下，还能使板式滤芯组件中过滤流道300的体积与板式滤芯组件整体过滤面积保持适应，从而既发挥每个板式滤芯组件的过滤能力，同时又提高过滤装置(包含多个板式滤芯组件)的对板式滤芯组件的容纳能力，提高装置整体的过滤效率。
[0024]上述第一过滤片110/第二过滤片120制造方法步骤包括:将配制好的粉末原料装入一个用于制造片状烧结体的等静压成型模具中，然后将装配好的模具放入等静压成型机内进行等静压成型，成型后从模具取出过滤片坯体；将过滤片坯体放入烧结炉内进行高温烧结，烧结后冷却得到过滤片本体100。在两个过滤片本体100的各个凸筋200上涂抹密封粘胶，再上下组合后即可得到板式滤芯组件。粉末原料可采用由几种金属粉的混合粉，例如:钛粉和铝粉的混合粉(还可加入硅粉、碳粉等)，铁粉和铝粉的混合粉(还可加入硅粉、碳粉等)，铜粉和镍粉的混合粉，以最终烧结得到不同的合金。如图3、4，上述制造片状烧结体的等静压成型模具，包括上模板400和与该上模板400平行相对设置的下模板500，所述上模板400与下模板500之间通过一个环形的弹性密封垫圈600支撑,该弹性密封垫圈600沿着上模板400的内成型面的周边以及下模板500的内成型面的周边设置从而使弹性密封垫圈600的内侧壁与上模板400的内成型面、下模板500的内成型面之间形成模具型腔700，所述上模板400和下模板500通过沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构800相连并在防脱出预紧构件的作用下压住该弹性密封圈600。
[0025]如图3，上述制造片状烧结体的等静压成型模具，其上模板400的内成型面可以是与上模板400 —体的(即直接在上模板400上加工出内成型面)，也可以通过单独的模板加工后再安装到上模板400上；同理，下模板500的内成型面可以是与下模板500 —体的，也可以通过单独的模板加工后再安装到下模板500上。本申请具体是将上模板400及其内成型面设计为一体，并采用在刚性材料(例如模具钢)的上模板400上加工出内成型面，将下模板500及其内成型面设计为一体，并采用在刚性材料(例如模具钢)的下模板500上加工出内成型面。这样在成型时，上模板400及其内成型面、下模板500及其内成型面不会发生变形，从而能够很好的保证成型后坯体的平整性。
[0026]如图3、4，作为垂直导向机构800以及防脱出预紧构件的具体结构，所述垂直导向机构800包括垂直安装在上模板400与下模板500之间的导柱810，上模板400上设有与所述导柱810适配的导向孔；导柱810的一端与下模板500固定，另一端穿过上模板400的导向孔后通过螺纹连接作为防脱出预紧构件的螺母820。如图3，导柱810上与下模板500固定的一端可以加工成螺纹头，并直接与下模板500之间螺纹连接。此外，所述上模板400的内侧以及下模板500的内侧最好均设置与所述弹性密封垫圈600相适配的安装限位槽，以便对弹性密封垫圈600的安装定位。另外，如图3、4，上模板400的左右两侧面上分别安装有手柄900。
[0027]此外，如图3、4，所述上模板400的外表面设有一个与模具型腔700相对应的平面凹槽410，该平面凹槽410的边缘通过外倾的斜面420与上模板400的外表面连接；所述下模板500的外表面设有一个与模具型腔700相对应的平面凹槽510，该平面凹槽510的边缘通过外倾的斜面520与下模板500的外表面连接。该平面凹槽的设计既能够减少上模板400、下模板500的重量，又便于冷等静压时施压压力的传递，还能确保预压紧时模板边缘强度足够，不会变形。
[0028]如图3 — 6所示，上述制造片状烧结体的等静压成型模具的装配方法，步骤包括:1)将下模板500水平放置，使其内成型面朝上，然后沿下模板500的内成型面的周边将弹性密封垫圈600安装到下模板500上，使弹性密封垫圈600内围成与模具型腔700对应一致的凹槽，然后向该凹槽内填充粉末原料；2)将专用装粉刮片1放置到填充有粉末原料的凹槽上，使装粉刮片1左右两边的让位槽101分别向下卡入弹性密封垫圈600，直至装粉刮片1左右两边的下触角102与下模板500接触，然后再推动装粉刮片1向前运动，将凹槽内的粉末原料刮平；3)通过垂直导向机构800和防脱出预紧构件将上模板400安装到下模板500上方，使上模板400从上往下压住弹性密封垫圈600,然后在上模板400与下模板500四边缝隙中放入等高垫块202，通过调整防脱出预紧构件(旋转螺母820)使各等高垫块202处的上模板400与下模板500缝隙一致，高垫块202上设有手柄201，调整缝隙时通过手柄201保持高垫块202，然后通过手柄201取出等高垫块202，模具装配完成。
【权利要求】
1.制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:该模具包括上模板(400)和与该上模板(400)平行相对设置的下模板(500),所述上模板(400)与下模板(500)之间通过一个环形的弹性密封垫圈(600)支撑,该弹性密封垫圈(600)沿着上模板(400)的内成型面的周边以及下模板(500)的内成型面的周边设置从而使弹性密封垫圈(600)的内侧壁与上模板(400)的内成型面、下模板(500)的内成型面之间形成模具型腔(700)，所述上模板(400)和下模板(500)通过沿模具边缘间隔布置的垂直导向机构(800)相连并在防脱出预紧构件的作用下压住该弹性密封圈(600)。
2.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述上模板(400)及其内成型面、下模板(500)及其内成型面均为刚性材料。
3.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述垂直导向机构(800)包括垂直安装在上模板(400)与下模板(500)之间的导柱(810)，上模板(400)上设有与所述导柱(810)适配的导向孔；导柱(810)的一端与下模板(500)固定，另一端穿过上模板(400)的导向孔后通过螺纹连接作为防脱出预紧构件的螺母(820)。
4.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述上模板(400)的内侧以及下模板(500)的内侧均设置有与所述弹性密封垫圈(600)相适配的安装限位槽。
5.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述上模板(400)的外表面设有一个与模具型腔(700)相对应的平面凹槽(410)，该平面凹槽(410)的边缘通过外倾的斜面(420 ) 与上模板(400 )的外表面连接；所述下模板(500 )的外表面设有一个与模具型腔(700)相对应的平面凹槽(510)，该平面凹槽(510)的边缘通过外倾的斜面(520)与下模板(500)的外表面连接。
6.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述的片状烧结体为一种过滤片，该过滤片包括由多孔材料制成的过滤片本体(100)，该过滤片本体(100)具有相互平行的过滤片外壁和过滤片内壁，所述过滤片外壁和过滤片内壁之间形成过滤片本体(100)的厚度(h2)，所述过滤片内壁上横向均匀间隔设有多条纵向延伸的凸筋(200)，其中两条凸筋(200)分别位于过滤片本体(100)的左右侧边；则所述上模板(400)的内成型面与过滤片外壁相适应以成型该过滤片外壁，下模板(500)的内成型面与过滤片内壁相适应以成型该过滤片内壁，下模板(500)的内成型面上设有用于成型过滤片内壁上的各条凸筋(200)的凹槽(530)。
7.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具，其特征在于:所述上模板(400 )的左右两侧面上分别安装有手柄(900 )。
8.如权利要求1所述的制造片状烧结体的等静压成型模具的装配方法，步骤包括:1)将下模板(500)水平放置，使其内成型面朝上，然后沿下模板(500)的内成型面的周边将弹性密封垫圈(600)安装到下模板(500)上，使弹性密封垫圈(600)内围成与模具型腔(700)对应一致的凹槽，然后向该凹槽内填充粉末原料；2)将专用装粉刮片(1)放置到填充有粉末原料的凹槽上，使装粉刮片(1)左右两边的让位槽(101)分别向下卡入弹性密封垫圈(600)，直至装粉刮片(1)左右两边的下触角(102)与下模板(500)接触，然后再推动装粉刮片(1)向前运动，将凹槽内的粉末原料刮平；3)通过垂直导向机构(800)和防脱出预紧构件将上模板(400)安装到下模板(500)上方，使上模板(400)从上往下压住弹性密封垫圈(600)，然后在上模板(400)与下模板(500)四边缝隙中放入等高垫块(202)，通过调整防脱出预紧构件使各等高垫块(202 )处的上模板(400 )与下模板(500 )缝隙一致，然后取出等高垫块(202)，模具装 配完成。
【文档编号】B22F3/03GK103658644SQ201310639353
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】高麟, 汪涛, 任德忠, 李波, 陈慧 申请人:成都易态科技有限公司