一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的方法及其模具技术

本发明专利技术提供了一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具及其使用方法，克服现有技术中常规模压方式在制备细长陶瓷管时存在的问题，即：单向、双向模压难以制备细长陶瓷管，而等静压制备细长陶瓷管又存在工艺复杂、周期长、成本高等问题。采用此法制备细长陶瓷管坯体具有工艺简单、周期短，成本低等优点，而且烧成的陶瓷管构件微结构均匀、力学性能优异且稳定。

Method and die for preparing slender ceramic tube blank by alternately pressing molding

The invention provides a method for preparing mold slender ceramic tube body alternately molding and method of use to overcome the conventional compression modes in the prior art by the slender ceramic pipe when the problems in the system: the system is difficult to prepare slender ceramic pipe unidirectional and bidirectional molding, and isostatic pressing for preparation of fine ceramic tube and long existing problems the complex process, long cycle and cost. The method for preparing slender ceramic tube blank has the advantages of simple process, short cycle, low cost, etc., and the sintered ceramic pipe component has uniform microstructure, excellent mechanical performance and stable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的方法及其模具
本专利技术涉及一种制备细长陶瓷管坯体的方法，具体涉及一种细长陶瓷管坯体的方法及其模具，属于材料制备

技术介绍
陶瓷成型技术是陶瓷材料制备的重要工序之一，它是将陶瓷粉体转变成具有一定形状和强度坯体的过程。模压是一种常用且有效的陶瓷坯体成型技术，包括单向模压、双向模压和等静压3种形式。由于单向模压成型的陶瓷坯体应力梯度大，只能用于制备尺寸小、形状简单的陶瓷构件，例如在各类科学实验中制备抗压强度测试的短圆柱试样、弯曲强度测试的长条试样、介电常数测试的圆片试样等。双向模压是在单向模压的基础上发展而来，虽然可在一定程度上减少陶瓷坯体的应力梯度，提高陶瓷构件的力学性能并改善微结构，但双向模压仍然只适用于制备尺寸小、形状简单的陶瓷构件。等静压是一种非常重要的陶瓷成型技术，与单向和双向模压相比，采用等静压成型的陶瓷坯体密度高、微结构均匀，非常适合用于制备大长径比的陶瓷管构件，如：真空灭弧陶瓷管、热电偶保护陶瓷套管、高压陶瓷绝缘管、石油钻探使用的氧化铝或氧化锆陶瓷管、高压钠灯使用的透明陶瓷套管、高温烟气除尘脱硫使用的多孔陶瓷管等。专利“多孔陶瓷管的内压等静压成型方法及成型模具”（申请号：CN200910231554.1）公开了一种内压法等静压成型高温烟气除尘脱硫用多孔陶瓷管的方法。采用此法成型的管状陶瓷坯件长度可达1500mm、管壁厚度可小到3mm以下，坯件具有表面光洁、直线度好、尺寸准确、致密度均匀、强度高、易脱模、成品率高的特点。专利“一种细长陶瓷管及其定型方法”（申请号：CN200810029132.1）公开了一种细长陶瓷管坯体的成型方法。此法利用专用的柔性模具，对陶瓷粉料内、外同时加压，实为一种等静压成型法。采用此法制备的细长陶瓷管具有致密度高、圆度好的特点，可用于各种细长陶瓷管的制备。专利“陶瓷管壳的冷等静压成型模具”（CN02258101.4）公开了一种陶瓷管的冷等静压成型模具。采用此模具成型的陶瓷管坯体强度高、可加工性好、烧结变形收缩小，烧成后的陶瓷管微结构致密均匀、机械强度高。截至目前，等静压确已成为制备细长陶瓷管的重要成型技术，关于陶瓷管等静压成型方法和模具的报道已有不少。然而，在采用等静压技术成型陶瓷管坯体时，须先根据陶瓷管的形状和尺寸设计出相应的橡胶模具，然后采用注塑机将橡胶模具制备出来，最后将配制好的陶瓷粉体封装于橡胶模具中，并借助等静压机完成陶瓷管坯体的成型。由于橡胶模具的设计和注塑价格不菲，等静压机造价昂贵使用成本高，因此采用等静压制备的细长陶瓷管虽然性能优异，但存在工艺复杂、周期长、成本高等问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中常规模压方式在制备细长陶瓷管时存在的问题，即：单向、双向模压难以制备细长陶瓷管，而等静压制备细长陶瓷管又存在工艺复杂、周期长、成本高等问题。针对以上问题，本专利技术提供了一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具及其使用方法，采用此法制备细长陶瓷管坯体具有工艺简单、周期短，成本低等优点，而且烧成的陶瓷管构件微结构均匀、力学性能优异且稳定。一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具，包括内芯1、套筒2、底座3、外模4、内模5、进料空腔7，其中，底座3为圆形盘状结构，底部为平面，沿所述底座3圆形边沿制有限位凸起3-2，圆环形限位凸起3-2的内径与套筒2的外径相同或略大，用于将套筒2插入其中并限位；所述底座3中心设有通孔3-1，通孔3-1的内径与内芯1的直径相同或略大，用于将所述内芯1插入并限位；内芯1为圆柱体，竖直固定安装于所述底座3的通孔3-1内，所述内芯1的水平截面的直径与陶瓷管坯体的内径相同；所述套筒2为中空柱形圆筒，沿所述底座3上的圆环形限位凸起3-2的内侧竖直固定安装于所述底座3上，并且其内径与陶瓷管坯体的外径相同；外模4为中空柱形圆筒，沿所述套筒2内表面竖直固定安装于所述底座3上，并且其底部制有一圈向内突出的凸台4-1，所述外模4的凸台4-1以上部分的外径与所述套筒2的内径相同或略小，所述凸台4-1的内径略大于所述套筒2的内径和内芯1直径的平均值；内模5为中空柱形圆筒，沿所述内芯1外表面竖直安装于所述底座3上，并且其底部制有一圈向外突出的凸台5-1，所述内模5的内径与内芯1的直径相同或略大，所述内模5底部凸台5-1的外径略小于凸台4-1的内径，使得凸台4-1与凸台5-1间隙配合；所述内模5的外表面和外模4的内表面之间形成进料空腔7；所述凸台4-1和5-1的上表面分别与所述外模4、内模5竖直方向的外表面成100°~170°的夹角，并且所述凸台4-1和5-1竖直方向的高度相同、底部水平方向的厚度相同。优选，所述内芯1顶端制有通孔，通孔内插入定位销6，解决陶瓷管坯体模压完毕后，内芯1难以从陶瓷管坯体内部拔出的问题。优选，所述套筒2外表面使用卡箍固定，进一步锁紧所述套筒2。优选，所述套筒2沿轴线四等分，便于陶瓷管坯体模压后顺利脱模。优选，所述内芯1、套筒2、底座3、外模4、内模5的尺寸可根据制备的细长陶瓷管坯体大小调整。优选，所述内芯1、套筒2、底座3、外模4、内模5的内壁和/或外壁均做抛光处理，提高与陶瓷坯体接触面的光滑程度，进一步提高陶瓷管坯体的模压质量。一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的方法，该方法使用图1所示的模具，对陶瓷粉料进行逐层模压，并最终制备出细长的陶瓷管坯体。一种使用上述模具制备细长陶瓷管坯体的方法，将配制的陶瓷粉料倒入内模5和外模4之间的进料空腔7，然后包括以下步骤：（A）将内模5向上提起，使得内模5的凸台5-1底部高于外模4的凸台4-1上部，从而使进料空腔7中的陶瓷粉料自然流入内模5的凸台5-1的下方；（B）然后在内模5上方施加压力对流入内模5的凸台5-1下方的陶瓷粉料模压，直至内模5的凸台5-1底部下移至外模4凸台4-1的上表面下方；（C）内模5模压完成后卸去压力，保持内模5不动，将外模4向上提起，使得外模4的凸台4-1底部高于内模5的凸台5-1上部；（D）然后在外模4上方施加压力对流入外模4的凸台4-1下方的陶瓷粉料模压，直至外模4的凸台4-1的底部下移至内模5凸台5-1的上表面下方；（E）交替重复步骤（A）（B）（C）（D）直至陶瓷管坯体长度达到设计长度；上述步骤中，及时向进料空腔7中添加陶瓷粉料；（F）对陶瓷管坯体脱模，保持内模5和外模4不动，将内芯1从陶瓷管坯体拔出，然后将内模5和外模2从套筒2中取出，然后将套筒2连同陶瓷管坯体从底座3中取出，最后将陶瓷管坯体从套筒2中取出。优选，内模5或外模4提起后静置10~20s，使陶瓷粉料充分填充至内模5或外模4下方形成的空腔内。优选，内模5或外模4模压至设定位置后保持压力不变静置10~20s，从而提高坯体的模压质量。本专利技术关键技术在于，利用一种可实现交替进料和交替模压的模具，对陶瓷粉料进行逐层模压，最终制备出细长的陶瓷管坯体。模具内部有能够独立上下移动的内模和外模，内模和外模上方形成的空腔用于盛装陶瓷粉料，利用内模和外模的上下交替移动，实现对空腔中的陶瓷粉料向下交替进料和交替模压，通过连续对内模和外模进行交替提升和加压操作，直至陶瓷管坯体的长度达到要求时停止。本专利技术设计的模具以及使用该模具交替模压制备细长陶瓷管坯体方法完全可以替代等静压法用于细长管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具，其特征在于包括内芯（1）、套筒（2）、底座（3）、外模（4）、内模（5）、进料空腔（7），其中，底座（3）为圆形盘状结构，底部为平面，沿所述底座（3）圆形边沿制有限位凸起（3‑2），圆环形限位凸起（3‑2）的内径与套筒（2）的外径相同或略大，用于将套筒（2）插入其中并限位；所述底座（3）中心设有通孔（3‑1），通孔（3‑1）的内径与内芯（1）的直径相同或略大，用于将所述内芯（1）插入并限位；内芯（1）为圆柱体，竖直固定安装于所述底座（3）的通孔（3‑1）内，所述内芯（1）的水平截面的直径与陶瓷管坯体的内径相同；所述套筒（2）为中空柱形圆筒，沿所述底座（3）上的圆环形限位凸起（3‑2）的内侧竖直固定安装于所述底座（3）上，并且其内径与陶瓷管坯体的外径相同；外模（4）为中空柱形圆筒，沿所述套筒（2）内表面竖直固定安装于所述底座（3）上，并且其底部制有一圈向内突出的凸台（4‑1），所述外模（4）的凸台（4‑1）以上部分的外径与所述套筒（2）的内径相同或略小，所述凸台（4‑1）的内径略大于所述套筒（2）的内径和内芯（1）直径的平均值；内模（5）为中空柱形圆筒，沿所述内芯（1）外表面竖直安装于所述底座（3）上，并且其底部制有一圈向外突出的凸台（5‑1），所述内模（5）的内径与内芯（1）的直径相同或略大，所述内模（5）底部凸台（5‑1）的外径略小于凸台（4‑1）的内径，使得凸台（4‑1）与凸台（5‑1）间隙配合；所述内模（5）的外表面和外模（4）的内表面之间形成进料空腔（7）；所述凸台（4‑1）和（5‑1）的上表面分别与所述外模（4）、内模（5）竖直方向的外表面成100°~170°的夹角，并且所述凸台（4‑1）和（5‑1）竖直方向的高度相同、底部水平方向的厚度相同。...

【技术特征摘要】
1.一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具，其特征在于包括内芯（1）、套筒（2）、底座（3）、外模（4）、内模（5）、进料空腔（7），其中，底座（3）为圆形盘状结构，底部为平面，沿所述底座（3）圆形边沿制有限位凸起（3-2），圆环形限位凸起（3-2）的内径与套筒（2）的外径相同或略大，用于将套筒（2）插入其中并限位；所述底座（3）中心设有通孔（3-1），通孔（3-1）的内径与内芯（1）的直径相同或略大，用于将所述内芯（1）插入并限位；内芯（1）为圆柱体，竖直固定安装于所述底座（3）的通孔（3-1）内，所述内芯（1）的水平截面的直径与陶瓷管坯体的内径相同；所述套筒（2）为中空柱形圆筒，沿所述底座（3）上的圆环形限位凸起（3-2）的内侧竖直固定安装于所述底座（3）上，并且其内径与陶瓷管坯体的外径相同；外模（4）为中空柱形圆筒，沿所述套筒（2）内表面竖直固定安装于所述底座（3）上，并且其底部制有一圈向内突出的凸台（4-1），所述外模（4）的凸台（4-1）以上部分的外径与所述套筒（2）的内径相同或略小，所述凸台（4-1）的内径略大于所述套筒（2）的内径和内芯（1）直径的平均值；内模（5）为中空柱形圆筒，沿所述内芯（1）外表面竖直安装于所述底座（3）上，并且其底部制有一圈向外突出的凸台（5-1），所述内模（5）的内径与内芯（1）的直径相同或略大，所述内模（5）底部凸台（5-1）的外径略小于凸台（4-1）的内径，使得凸台（4-1）与凸台（5-1）间隙配合；所述内模（5）的外表面和外模（4）的内表面之间形成进料空腔（7）；所述凸台（4-1）和（5-1）的上表面分别与所述外模（4）、内模（5）竖直方向的外表面成100°~170°的夹角，并且所述凸台（4-1）和（5-1）竖直方向的高度相同、底部水平方向的厚度相同。2.根据权利要求1所述的一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具，其特征在于所述内芯（1）顶端制有通孔，通孔内插入定位销（6）。3.根据权利要求2所述的一种交替模压制备细长陶瓷管坯体的模具，其特征在于所述套筒（2）外表面使用卡箍固定。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向明，姜付义，李睿，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东,37