一種凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精細(xì)陶瓷成型技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具。
【背景技術(shù)】
[0002]二十世紀(jì)九十年代,美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge Nat1nal Laboratory)
的M.A.Jenny和Omatete教授實(shí)用新型了一種全新的陶瓷材料濕法成型技術(shù)--凝膠注模成型技術(shù)(Gelcasting),它是傳統(tǒng)的注漿工藝與有機(jī)化學(xué)高聚合理論的完美結(jié)合,通過(guò)引入一種新的定型機(jī)制,發(fā)展了傳統(tǒng)的注漿成型工藝。其基本原理是在高固相含量(體積分?jǐn)?shù)不小于50%)、低粘度(在I Pa*s左右)的陶瓷漿料中,摻入低濃度的有機(jī)單體和交聯(lián)劑,當(dāng)加入引發(fā)劑和催化劑并澆鑄后,漿料中的有機(jī)單體在一定的條件下發(fā)生原位聚合反應(yīng),形成堅(jiān)固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而使懸浮體原位固化成型,得到均勻、高強(qiáng)度、近凈尺寸的陶瓷坯體。然后進(jìn)行脫模、干燥、去除有機(jī)物、燒結(jié),即可制得所需的陶瓷零件。
[0003]凝膠注模成型的模具選擇比較寬泛,理論上密封良好的結(jié)構(gòu)都可以用于模具設(shè)計(jì),使用的材料包括金屬,聚丙烯,特氟龍等材質(zhì),一般來(lái)說(shuō),由于料漿呈弱酸或弱堿性,不建議使用金屬模具,且重量較大,不易于連續(xù)生產(chǎn);而高分子材質(zhì)存在熱導(dǎo)率小,傳熱不均勻的情況。
[0004]凝膠注模成型工藝的缺點(diǎn)在于凝膠后生坯強(qiáng)度較低,若制備復(fù)雜形狀(例如管狀)生坯則容易出現(xiàn)上下底水分蒸發(fā)的速率不同,造成上下底的強(qiáng)度梯度,最終導(dǎo)致生坯開(kāi)裂的情況,特別是制備大尺寸(高度> 200mm)管狀生坯時(shí)該現(xiàn)象更為明顯。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1824486A提高了一種水基凝膠注模成型用模具,該模具采用模腔模芯配合防粘涂層的設(shè)計(jì),但該模具重量較大,操作不方便,不宜生產(chǎn)大尺寸生坯,且存在容易因防粘涂層涂抹過(guò)多造成料坯表面氣孔缺陷、或涂抹過(guò)少使得模具帶入雜質(zhì)和壽命較短等問(wèn)題。
[0006]制備大尺寸管狀生坯的難點(diǎn)還在于模具芯的設(shè)計(jì),在制備大尺寸管狀生坯時(shí),為了能夠使得生坯的強(qiáng)度更高,可以選擇將脫模的時(shí)間點(diǎn)盡量后延,以使得生坯中水分充分揮發(fā)。但是隨著水分的揮發(fā)管狀生坯對(duì)模芯的收縮擠壓效應(yīng)會(huì)愈加明顯,從而造成脫模不方便,如不能很好的控制脫芯過(guò)程,則容易造成生坯的開(kāi)裂。這點(diǎn)極大的區(qū)別于小尺寸陶瓷電子器件在生坯制造中的脫模處理。
[0007]綜上所述,目前的凝膠注模成型用模具,存在以下問(wèn)題:
[0008]1、模具成本較高,且壽命偏短;
[0009]2、生坯不方便抽芯;
[0010]3、生坯干燥不均勻,易開(kāi)裂;
[0011]4、生坯脫模不方便,易變形;
[0012]5、金屬模具制造復(fù)雜,重量較大,不便于操作。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型針對(duì)凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯時(shí)脫模操作不方便、易出現(xiàn)生坯干燥不均勻、開(kāi)裂嚴(yán)重等問(wèn)題,提供了一種凝膠注模成型制備管狀生坯用的模具,模具拆卸方便,脫模阻力小,且生坯干燥時(shí)不易出現(xiàn)變形開(kāi)裂。
[0014]本實(shí)用新型所指大尺寸管狀生坯是指該管狀生坯高度在200mm以上。在使用凝膠注模工藝時(shí),向模具中灌入的漿料的重量大于20Kg。
[0015]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型提供一種凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具,所述模具包括底盤(pán)、外模和內(nèi)芯,所述外??刹鹦兜匕惭b于所述底盤(pán)上;所述外模具有圓柱形內(nèi)腔,所述內(nèi)芯位于所述外模的內(nèi)腔中、且與所述外模同軸地安裝于所述底盤(pán)上;所述外模的內(nèi)壁、所述內(nèi)芯的外壁以及與所述底盤(pán)之間形成的空間作為注入漿料的模腔。
[0016]進(jìn)一步地,所述底盤(pán)中心與所述內(nèi)芯相對(duì)位置處設(shè)有可將所述內(nèi)芯頂出管狀生坯的頂出機(jī)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步地,所述頂出機(jī)構(gòu)包括位于所述底盤(pán)中心的導(dǎo)向孔,以及可穿過(guò)所述導(dǎo)向孔的頂出撞錘。
[0018]進(jìn)一步地,所述頂出撞錘表面具有外螺紋;所述導(dǎo)向孔具有與所述頂出撞錘表面的外螺紋相配合的內(nèi)螺紋。
[0019]進(jìn)一步地,所述外模和所述內(nèi)芯采用聚氨酯材質(zhì)制成。
[0020]進(jìn)一步地,所述內(nèi)芯為中空結(jié)構(gòu)。
[0021 ] 進(jìn)一步地,所述外模外側(cè)設(shè)置有手柄。
[0022]進(jìn)一步地,所述內(nèi)芯上部設(shè)置有提手。
[0023]進(jìn)一步地,所述外模與所述底盤(pán)通過(guò)緊固螺栓相連接,所述外模與所述底盤(pán)之間還包括密封圈。
[0024]進(jìn)一步地,所述內(nèi)芯與所述底盤(pán)通過(guò)緊固螺栓相連接,所述內(nèi)芯與所述底盤(pán)之間還包括密封圈。
[0025]本實(shí)用新型提供的制備大尺寸管狀生坯用模具,應(yīng)用于水基凝膠注模成型工藝,具有如下主要特點(diǎn):1、外模、內(nèi)芯與模具底盤(pán)可拆卸式密封連接,拆卸方便,脫模阻力小,可方便制備大尺寸管狀生坯,且生坯干燥均勻,不易開(kāi)裂;2、模具包含頂出機(jī)構(gòu),便于抽芯操作,避免出現(xiàn)生坯收縮擠裂;3、生坯初始干燥時(shí)強(qiáng)度較小,可在不向生坯施加外力的前提下將外模整體卸下,避免了可能出現(xiàn)的生坯變形;4、外模和內(nèi)芯的材質(zhì)為聚氨酯,便于加工且可保證加工精度,聚氨酯不與水基料漿反應(yīng),且潤(rùn)濕性較差,脫模方便,模具壽命長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式做進(jìn)一步闡述。
[0029]實(shí)施例一
[0030]如圖1所示,本實(shí)用新型第一實(shí)施例的凝膠注模成型制備大尺寸管狀生坯用的模具主要包括底盤(pán)3-1,外模2-1,內(nèi)芯1-1三部分。
[0031]本實(shí)施例中,外模2-1放置在底盤(pán)3-1上,外模2-1底部外側(cè)設(shè)