一种多型腔的真空热压烧结模具及其使用方法与流程

技术领域：

本发明属于粉末烧结技术领域，具体涉及一种多型腔的真空热压烧结模具及其使用方法。

背景技术：
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石墨烯增强的镁合金材料成为当今研究的一个热点，传统的铸造方法无法使石墨烯片体均匀的分散在溶液中，很容易发生团聚，而粉末冶金成为一种非常好的制备石墨烯增强的镁基复合材料的方法，但由于传统的真空热压烧结模具的材料一般为石墨类材料，这类材料在真空热压时，模具容易损坏，而且在脱模时，如果外力过大也会使模具内壁及坯锭受到损坏，减少模具的使用寿命，并且大多数真空热压烧结模具只有一个型腔，烧结效率低。

技术实现要素：
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本发明为克服上述缺陷，提供一种多型腔的真空热压烧结模具及其使用方法，该装置选用h13耐热钢作为模具材料，将型腔设计成四腔，可以在一次烧结过程中，同时烧结4个坯锭，而且模具型腔的结构既可以实现方便快捷脱模，又不损伤坯锭和模具，达到延长模具使用寿命的目的，极大减少了人力、物力、时间的浪费。

本发明采用的技术方案在于：一种多型腔的真空热压烧结模具，真空热压烧结模具包括推出部件、模套和压板，模套内加工有多个倒置圆台型腔体，每个倒置圆台型腔体内装配有一个模具型腔，每个模具型腔由2个型腔半模拼装而成；

真空热压烧结时：每个模具型腔底部设有第一垫块；每个模具型腔均有一个与之配合的压头，多个压头通过压板连接；

烧结结束顶出成型品时：取出压头，真空热压烧结模具倒置，压板置于真空热压烧结模具的底部，在模套与压板之间还设有多个第二垫块，所述推出部件位于真空热压烧结模具的顶部，所述推出部件包括多个推件块、固定板和垫板，多个推件块通过固定板安装在垫板上，每个模具型腔对应一个推件块，且每个推件块直径与模具型腔的顶端直径相同。

优选地，所述模具型腔为4个，并以矩形阵列形式排列。

优选地，所述固定板与垫板通过螺钉连接，所述螺钉均匀地分布在垫板边缘。

优选地，第二垫块为长条形，以压板中心线为轴对称设置在压板两侧。

优选地，所述模具型腔的脱模斜度α为3°。

优选地，所述第一垫块厚度为20mm。

优选地，所述垫板厚度为30mm。

优选地，所述真空热压烧结模具采用h13耐热钢制成。

一种多型腔的真空热压烧结模具的使用方法，

具体步骤如下：

第一步，将2个型腔半模、第一垫块依次安装到每个模具型腔内，再将模套放到真空热压烧结炉里，在每个模具型腔底部的第一垫块上放入等量的金属粉末后分别装入压头，将压板放在每个压头上；

第二步，关闭真空热压烧结炉的炉门，开始抽真空，当抽到指定真空度时，通过压板对压头进行加压，加压到指定压力后，真空热压烧结炉开始加热，加热到指定温度并保持一段时间，然后开始缓慢减压，直到减压至常压；

第三步，打开真空热压烧结炉，把真空热压烧结模具从真空烧结炉中取出，再将压头取出，将第二垫块放在模套与压板之间；

第四步，将第三步调整后的真空热压烧结模具倒置放在压力机上，并将推出部件中每个推件块的顶部顶在第一垫块和型腔半模上，当压力机压着推出部件向下运动时，推件块向下推动第一垫块、型腔半模和坯锭向下运动，并部分推出；

第五步，将型腔半模、第一垫块和坯锭从模套中取出，将2个型腔半模分离后，得到致密的金属成型坯锭。

优选地，所述指定真空度为1pa，所述指定压力为180～200mpa，所述指定温度为550摄氏度，所述一段时间为2小时。

本发明的有益效果是：

通过将传统的热压烧结模具的模具型腔改为四个，实现以四倍的速度制备坯锭，每个模具型腔的内壁采用锥面结构，且每个模具型腔内由两个型腔半模构成，该结构不仅可以方便产品的脱模，而且锥面的楔紧力可以降低压头对模具型腔内壁带来的压力，提高模具寿命；通过设置推出部件，可以方便地同时将模具型腔内的型腔半模和坯锭进行脱模，具有结构简单，不损伤模具型腔的内壁和坯锭的表面，生产效率高，尤其适于镁合金、铝合金及其复合材料等熔点较低的粉末材料的烧结。

附图说明：

图1是本发明的烧结时的三维示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的c-c剖视图；

图4是本发明的推出部件的三维示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图5b-b剖视图；

图7是模具型腔取出压头倒置后安装推出部件和第二垫块的俯视图；

图8是图7的d-d剖视图；

图9是图1中压板的俯视图；

图10是图9a-a的剖视图；

图11是图1中压头的俯视图；

图12是图11的e-e剖视图；

图13是图1中的型腔半模的俯视图；

图14是型腔半模的主视图；

图15是图1中模套的俯视图；

图16是图15的f-f阶梯剖视图；

图17是图7中推件块的俯视图；

图18是推件块的主视图；

图19是图7中固定板的俯视图；

图20是图19的g-g剖视图；

图21是图7中垫板的俯视图；

图22是图21的h-h剖视图；

其中：压板1、压头2、型腔半模3、模套4、第一垫块5、金属粉末6、推件块7、固定板8、螺钉9、垫板10、坯锭11、第二垫块12。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

本发明的一种多型腔的真空热压烧结模具及其使用方法，考虑到镁合金的熔点较低，烧结时的温度略低于镁合金熔点，本发明选用h13耐热钢作为真空热压烧结模具，如图1至图3所示，真空热压烧结模具包括推出部件、模套4和压板1，模套4内加工有多个倒置圆台型腔体，每个倒置圆台型腔体内装配有一个模具型腔，本实施例以4个模具型腔为例进行介绍。

如图15和图16所示，所述4个模具型腔以矩形阵列形式均匀分布在模套4上，所述模具型腔的脱模斜度α为3°，每个模具型腔由2个型腔半模3拼装而成；如图13和图14所示，所述型腔半模5的水平截面为半圆环形，2个型腔半模3开口相对设置在模具型腔内，且2个型腔半模3的外壁与模具型腔的内壁间隙配合，2个型腔半模3的内壁围合形成中空腔体，形成的中空腔体为圆柱形。

真空热压烧结时：每个模具型腔底部设有第一垫块5，第一垫块5与空腔底部间隙配，所述第一垫块5的厚度为20mm，金属粉末6位于第一垫块5上；如图11和图12所示，每个模具型腔内均有一个与之匹配使用的压头2，所述压头2一端伸入到模具型腔内，另一端位于模具型腔外；如图9和图10所示，所述压板1为矩形，多个压头2通过压板1连接，压板1位于每个压头2外露端的端部上。

烧结结束顶出成型品时：如图7和图8所示，取出压头2，真空热压烧结模具倒置，所述推出部件位于真空热压烧结模具的顶部，压板1置于真空热压烧结模具的底部，在模套4与压板1之间设有多个第二垫块12，所述第二垫块12为长条形，数量为2个或4个，且以压板1中心线为轴对称设置在压板1两侧。

如图4至图6所示，所述推出部件包括多个推件块7、固定板8和垫板10，如图17至图20所示，所述固定板8为矩形，多个推件块7通过固定板8安装在垫板10上，每个模具型腔对应一个推件块7，推件块7与第一垫块5和型腔半模3完全接触且顶紧，且每个推件块7直径与模具型腔的顶端直径相同，当推件块7向下运动时，推件块7可以伸入到模具型腔内，将型腔半模3、第一垫块5向模具型腔外推动；如图21至图22所示，所述垫板10形状、大小与固定板8相匹配，所述垫板10厚度为30mm，与固定板8形状和大小相同，在垫板10上表面的边缘处均匀地分布着螺钉9，螺钉9将固定板8与垫板10固定在一起。

本发明的一种多型腔的真空热压烧结模具的使用方法，具体步骤如下：

第一步，将2个型腔半模3、第一垫块5依次安装到每个模具型腔内，再将模套4放到真空热压烧结炉里，在每个模具型腔底部的第一垫块5上放入等量的金属粉末6后分别装入压头2，将压板1放在每个压头2上；

第二步，关闭真空热压烧结炉的炉门，开始抽真空，当抽到指定真空度时，通过压板1对压头2进行加压，加压到指定压力后，真空热压烧结炉开始加热，加热到指定温度并保持一段时间，然后开始缓慢减压，直到减压至常压；

第三步，打开真空热压烧结炉，把真空热压烧结模具从真空烧结炉中取出，再将压头2取出，将第二垫块12放在模套4与压板1之间；

第四步，将第三步调整后的真空热压烧结模具倒置放在压力机上，并将推出部件中每个推件块7的顶部顶在第一垫块5和型腔半模3上，当压力机压着推出部件向下运动时，推件块7向下推动第一垫块5、型腔半模3和坯锭11向下运动，并部分推出；

第五步，将型腔半模3、第一垫块5和坯锭11从模套4中取出，将2个型腔半模3分离后，得到致密的金属成型坯锭11。

所述指定真空度为1pa，所述指定压力为180～200mpa，所述指定温度为550摄氏度，所述一段时间为2小时，所述坯锭11可以同时成型4个。

虽然以上揭示了本发明的具体实施方式，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的，并非用于限定本发明。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。