本發(fā)明屬于陶瓷注射領(lǐng)域，特別涉及一種壓電織構(gòu)陶瓷注射成型機(jī)。

背景技術(shù)：

壓電陶瓷作為功能陶瓷中應(yīng)用最廣泛的先進(jìn)電子材料，在信息的檢測、轉(zhuǎn)換、處理和存儲(chǔ)技術(shù)等領(lǐng)域占有十分重要的地位。傳統(tǒng)的壓電鐵電陶瓷，其中氧化鉛(或四氧化三鉛)約占原料總質(zhì)量的70％左右。含鉛壓電陶瓷在制備、使用及廢棄后處理過程中都會(huì)給環(huán)境和人類健康帶來很大的損害。因此發(fā)展非鉛系環(huán)境協(xié)調(diào)性的壓電鐵電陶瓷具有重大實(shí)用意義。

雖然國內(nèi)外學(xué)者在無鉛壓電陶瓷方面已開展了大量的研究并取得了階段性成果，但在進(jìn)一步提高無鉛壓電材料的壓電性能方面遭遇到了瓶頸，至今仍未發(fā)現(xiàn)一種在壓電性能和溫度穩(wěn)定性方面全面達(dá)到pzt陶瓷、可以真正替代pzt陶瓷的無鉛壓電材料。大量實(shí)驗(yàn)證明，在某一極化方向擁有高度晶粒取向(高織構(gòu)度)的壓電陶瓷將表現(xiàn)出大幅優(yōu)于非織構(gòu)化陶瓷的電性能?？棙?gòu)陶瓷可以通過在材料制備過程中施加機(jī)械力、電場或者利用溫度梯度來獲得，也可以通過添加模板晶粒的方法獲得。

陶瓷注射成型(cim)是近年發(fā)展起來的一種陶瓷制備的新工藝，它是將聚合物注射成型與陶瓷制備工藝相結(jié)合，在國內(nèi)外得到廣泛的研究和應(yīng)用。陶瓷注射成型原本是一種近凈尺寸陶瓷可塑成型方法，特別是對于尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜的陶瓷制品的大批量生產(chǎn)。為了研究基于陶瓷注射成型的注射力驅(qū)動(dòng)各向異性的晶粒定向及電場驅(qū)動(dòng)微晶中微疇轉(zhuǎn)向的定向問題來制備高性能無鉛壓電陶瓷，進(jìn)行該研究需要特殊的工藝與設(shè)備支撐，目前還沒有專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)，所以需要設(shè)計(jì)研制集電場作用的陶瓷注射成型設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有設(shè)備不能滿足制備高性能的壓電織構(gòu)陶瓷的要求等問題，本發(fā)明的目的是提供一種壓電織構(gòu)陶瓷的注射成型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)操作方便、工藝簡單、可實(shí)施性強(qiáng)，滿足多種復(fù)雜形狀制品的要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種壓電織構(gòu)陶瓷注射成型機(jī)，包括料筒和設(shè)置在料筒內(nèi)腔中內(nèi)的螺桿，螺桿末端從料筒一端伸出連接提供動(dòng)力的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，料筒的另一端設(shè)置有與料筒內(nèi)腔連通的噴嘴，噴嘴出口連接有模具；料筒上還設(shè)置有連通內(nèi)腔的料斗，以及還對稱設(shè)置在料筒兩側(cè)的用于生成電場定向壓電陶瓷晶粒的電場發(fā)生裝置，料粒經(jīng)料斗流入料筒在螺桿的推動(dòng)下流過外加電場經(jīng)噴嘴注入模具。

模具包括固定在一起的上模和下模，上模和下模之間形成成型腔，噴嘴連通成型腔。

料筒外側(cè)包裹有加溫裝置。

加溫裝置布置在靠近噴嘴的料筒上，加溫裝置位于電場發(fā)生裝置與料筒之間，與料筒外側(cè)接觸。

料筒內(nèi)腔與噴嘴連接處設(shè)置有圓錐形收口。

螺桿前端設(shè)置有與圓錐型收口匹配的錐面。

還包括用于檢測液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供壓力及注射過程中料筒溫度的傳感檢測裝置。

加溫裝置為加熱電阻絲。

液壓驅(qū)動(dòng)裝置包括裝有液壓油的油箱以及分別與油箱連接的溢流閥、液壓泵和換向閥，液壓泵入口連接油箱，出口通過換向閥擇一連通液壓缸的活塞后端腔體或活塞前端腔體，液壓泵的出口還通過油管連接溢流閥入口，溢流閥的出口連接油箱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果，本發(fā)明的設(shè)備可滿足實(shí)驗(yàn)室通過注射成型的方式來制備具有一定織構(gòu)度的高性能壓電陶瓷，設(shè)備具有外加電場發(fā)生裝置，通過電場的陶瓷晶粒會(huì)發(fā)生定向作用，同時(shí)螺桿推進(jìn)也具有定向作用，雙定向作用使陶瓷晶粒沿注射方向有一定織構(gòu)度，使壓電陶瓷的壓電性能會(huì)有提高和改善，設(shè)備具有液壓控制系統(tǒng)能夠滿足注射壓力的提供不同壓力的調(diào)節(jié)，設(shè)備原理簡單，容易實(shí)現(xiàn)控制，容易操作，可靠性高、低成本等優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步的，粘度太高不容易得到均勻的坯料，粘度太低會(huì)造成粉體與粘接劑分層；通過在料筒外側(cè)設(shè)置有加溫裝置，在料筒上進(jìn)行加溫，能夠調(diào)節(jié)溫度高低來改變陶瓷填料的粘度，使成型材料保持一定得粘度而具有好的流動(dòng)性。

進(jìn)一步的，料筒內(nèi)腔與噴嘴連接處設(shè)置有圓錐形收口，圓錐形收口能使具有一定粘度的陶瓷料粒導(dǎo)流向噴嘴并且能夠加快注射速度。

進(jìn)一步的，螺桿前端的錐形面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與料筒內(nèi)腔前端的錐形收口匹配，具有一定粘度的成型材料在錐形面流動(dòng)速度會(huì)增加，同時(shí)陶瓷纖維的定向程度也會(huì)增大。

進(jìn)一步的，螺桿推進(jìn)的同時(shí)并有旋轉(zhuǎn)方向的力作用于具體一定粘度的陶瓷料粒上，有利于陶瓷微晶中纖維定向作用來提高壓電陶瓷的壓電性能。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1-料筒，2-料斗，3-電場，4-加溫裝置，5-噴嘴，6-上模7-下模、9油箱，10-溢流閥，11-油管，12-液壓缸，13-換向閥，14-螺桿，15-液壓泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括料筒1和設(shè)置在料筒內(nèi)腔中內(nèi)的螺桿14，螺桿14末端從料筒1一端伸出連接提供動(dòng)力的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，料筒1的另一端設(shè)置有與料筒內(nèi)腔連通的噴嘴5，噴嘴5出口連接有模具，料筒1內(nèi)腔與噴嘴5連接處設(shè)置有圓錐形收口，螺桿14前端設(shè)置有與圓錐型收口匹配的錐面；

料筒1上還設(shè)置有連通內(nèi)腔的料斗2，以及還對稱設(shè)置在料筒1兩側(cè)的用于生成電場定向壓電陶瓷晶粒的電場發(fā)生裝置3，料粒經(jīng)料斗2流入料筒1在螺桿14的推動(dòng)下流過外加電場經(jīng)噴嘴5注入模具，模具包括固定在一起的上模6和下模7，上模6和下模7之間形成成型腔，噴嘴5連通成型腔；

料筒1外側(cè)包裹有加溫裝置4，加溫裝置4為加熱電阻絲，布置在靠近噴嘴5的料筒1上，加溫裝置4位于電場發(fā)生裝置3與料筒1之間，與料筒1外側(cè)接觸。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，液壓驅(qū)動(dòng)裝置包括裝有液壓油的油箱9以及分別與油箱9連接的溢流閥10、液壓泵15和換向閥13，液壓泵15入口連接油箱9，出口通過換向閥13擇一連通液壓缸12的活塞后端腔體或活塞前端腔體，液壓泵15的出口還通過油管11連接溢流閥10入口，溢流閥10的出口連接油箱9。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，還包括用于檢測液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供壓力及注射過程中料筒溫度的傳感檢測裝置。

啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，液壓油經(jīng)過油管11流向溢流閥10和換向閥13，由液壓缸12推動(dòng)螺桿14向模具方向移動(dòng)，料粒經(jīng)料斗流入料筒1，由一定壓力的螺桿14推動(dòng)料筒1中的料粒沿筒壁經(jīng)過電場發(fā)生裝置3和溫度加熱區(qū)，具有一定粘度的陶瓷微晶在經(jīng)過一定外加場強(qiáng)的電場時(shí)微晶延電場方向定向，經(jīng)過噴嘴5注入具有一定形狀的模具當(dāng)中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種壓電織構(gòu)陶瓷注射成型機(jī)，包括料筒和設(shè)置在料筒內(nèi)腔中內(nèi)的螺桿，螺桿末端從料筒一端伸出連接提供動(dòng)力的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，料筒的另一端設(shè)置有與料筒內(nèi)腔連通的噴嘴，噴嘴出口連接有模具；料筒上還設(shè)置有連通內(nèi)腔的料斗，以及還對稱設(shè)置在料筒兩側(cè)的用于生成電場定向壓電陶瓷晶粒的電場發(fā)生裝置，料粒經(jīng)料斗流入料筒在螺桿的推動(dòng)下流過外加電場經(jīng)噴嘴注入模具，實(shí)現(xiàn)操作方便、工藝簡單、可實(shí)施性強(qiáng)，滿足多種復(fù)雜形狀制品的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：張昌松;陳勃新;石玉潔;郭晨潔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.04
技術(shù)公布日：2017.11.14