本發(fā)明屬于模具制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具及其制造方法。

背景技術(shù)：

化工、石油及核電站經(jīng)常需要將高溫、強(qiáng)酸堿性溶液泵入或泵出，迫切需要耐高溫、耐強(qiáng)酸堿腐蝕、耐磨損的葉輪泵。無(wú)壓燒結(jié)碳化硅是一種良好的結(jié)構(gòu)陶瓷，具有硬度高、熱導(dǎo)率高、熱震性能高，耐磨損、耐化學(xué)腐蝕性能好等特點(diǎn)，是一種非常理想的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫離心泵葉輪制造材料。但陶瓷材料燒結(jié)后很難進(jìn)行機(jī)加工，如何制備出滿足性能要求、形狀復(fù)雜精確的大尺寸泵用葉輪，一直是工業(yè)界的一個(gè)難題。

凝膠注模成型是近年來(lái)倍受關(guān)注的一種近凈成型技術(shù)，該技術(shù)是由美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)90年代初發(fā)明的一種膠態(tài)快速成型技術(shù)，將傳統(tǒng)的粉體成型工藝與聚合物化學(xué)結(jié)合起來(lái)，把高分子單體的聚合反應(yīng)特點(diǎn)應(yīng)用到粉體成型領(lǐng)域中。其技術(shù)原理是利用有機(jī)單體在聚合成三維網(wǎng)狀的聚合物的同時(shí)，將分散均勻的粉體懸浮液中的顆粒包裹，從而使之原位固化，形成具有粉體與高分子物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的坯體。該工藝具有所需設(shè)備簡(jiǎn)單、成型坯體組成均勻、缺陷少、不易變形、近凈尺寸成型復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)件及實(shí)用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，凝膠注模成型技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于al2o3、zro2、sic、aln、si3n4等氧化物或非氧化物的精密陶瓷結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)體系中，隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷改進(jìn)，凝膠注模成型工藝也日臻完善并將成為陶瓷葉輪的一種重要的成型方法。但是在凝膠注模成型葉輪過(guò)程中，必須要使用模具承載陶瓷漿料，而目前所用模具材料通常為金屬基材質(zhì)。采用金屬材料制作葉輪模具，存在金屬表面容易受到漿料中酸堿介質(zhì)的腐蝕，漿料凝膠化后葉輪坯體容易與金屬表面發(fā)生粘連，導(dǎo)致葉輪坯體脫模困難，外觀質(zhì)量差，成品率降低。本專利探求出一種新的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具的制造方法，利用該方法可以制造出一系列與陶瓷漿料不易發(fā)生粘連的無(wú)機(jī)材質(zhì)模具、有機(jī)材質(zhì)模具以及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材質(zhì)模具，如石膏、硅酸鹽、石蠟、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龍等。有理由相信，上述模具材料體系不僅會(huì)極大地促進(jìn)陶瓷葉輪的研制和生產(chǎn)，也會(huì)助力于凝膠注模工藝生產(chǎn)其他類型的陶瓷結(jié)構(gòu)件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具的制造方法，所述方法使用鐵基材料作為模具主體，在外模內(nèi)腔的表面和模芯表面涂抹防粘涂層，通過(guò)上模環(huán)、中間環(huán)、下模環(huán)和底座組成四分式結(jié)構(gòu)的外模，并將其與模芯和模芯定子組合在一起使用；

進(jìn)一步地，所述方法包括以下步驟：

(1)組裝外模、模芯定子和模芯，涂抹厚度為θ的防粘涂層，其中10μm≤θ≤1000μm；

(2)將所用模具材料配制成具有一定流動(dòng)性的液態(tài)狀，并緩慢倒入由模芯側(cè)面、中間環(huán)以及上模環(huán)組成的上模腔內(nèi)；

(3)上模腔內(nèi)液態(tài)石蠟轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固態(tài)石蠟后，倒置整套裝置，然后取下底座；

(4)將步驟(2)中所述的剩余液態(tài)狀物料倒入由模芯正面、中間環(huán)以及下模環(huán)組成的下模腔內(nèi)；

(5)下模腔內(nèi)液體轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固體后，用螺絲刀或其他撬具輕輕撬動(dòng)各接縫處，將所澆筑模具的上下部分同上模環(huán)、下模環(huán)、中間環(huán)分離，并取出模芯，即得各種材質(zhì)的材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具；

進(jìn)一步地，一種陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具，所述模具包括外膜、模芯定子、模芯和防粘涂層，所述外膜包括上模環(huán)、中間環(huán)、下模環(huán)以及底座；

進(jìn)一步地，所述的模芯為所要澆筑的葉輪模芯，所述的葉輪模芯裝在外模內(nèi)腔中，由模芯定子定于外膜內(nèi)腔正中央；

進(jìn)一步地，所述的外膜內(nèi)腔包括上模腔和下模腔，其中所述上模腔由上模環(huán)、中間環(huán)以及模芯側(cè)面組成，所述下模腔由底座、下模環(huán)、中間環(huán)和模芯正面組成；

進(jìn)一步地，所述防粘涂層分別涂抹在葉輪模芯、模芯定子和外膜內(nèi)腔的表面上，所述防粘涂層為與水各相異性的高分子材料，且厚度為θ，10μm≤θ≤1000μm；

進(jìn)一步地，所述中間環(huán)厚度同葉輪厚度相同，構(gòu)成葉輪正側(cè)兩面的分割密封環(huán)，且均由防粘涂層作為密封劑；

進(jìn)一步地，所述的外模和模芯定子由鐵基材料制成，所述的葉輪模芯由鋁質(zhì)材料制成。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）采用具有加工方便、成本低、易于使用、可以很方便地加工制成所需構(gòu)件的鐵基材料作為本發(fā)明的模具主體；并在外模內(nèi)腔的表面和模芯表面涂抹防粘涂層，在脫模時(shí)，可避免坯體與外模內(nèi)腔表面和模芯表面粘連，從而保證了坯體的外觀質(zhì)量，并且有利于模芯的脫除，同時(shí)也降低了模具重量和生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率；

（2）采用上模環(huán)、中間環(huán)、下模環(huán)和底座組成一個(gè)可方便拆開(kāi)、組合的外模，該四分式結(jié)構(gòu)的外模與模芯和模芯定子組合在一起使用，使得坯體脫模更加方便、靈活，且坯體脫模后外觀質(zhì)量好；

（3）外膜中的底座在對(duì)整套裝置起支撐作用的同時(shí)，還可以防止漏液外流，并且方便搬運(yùn)和倒置，也利于實(shí)現(xiàn)澆筑時(shí)的液面平衡；

（4）本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種材質(zhì)的凝膠注模用陶瓷葉輪模具的澆筑。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具制造方法的組裝示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。下面為本發(fā)明的舉出最佳實(shí)施例：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具的制造方法，所述方法使用鐵基材料作為模具主體，在外模內(nèi)腔的表面和模芯表面涂抹防粘涂層，通過(guò)上模環(huán)、中間環(huán)、下模環(huán)和底座組成四分式結(jié)構(gòu)的外模，并將其與模芯和模芯定子組合在一起使用。

所述方法包括以下步驟：

(1)組裝外模、模芯定子和模芯，涂抹厚度為θ的防粘涂層，其中10μm≤θ≤1000μm；

(2)將所用模具材料配制成具有一定流動(dòng)性的液態(tài)狀，并緩慢倒入由模芯側(cè)面、中間環(huán)以及上模環(huán)組成的上模腔內(nèi)；

(3)上模腔內(nèi)液態(tài)石蠟轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固態(tài)石蠟后，倒置整套裝置，然后取下底座；

(4)將步驟(2)中所述的剩余液態(tài)狀物料倒入由模芯正面、中間環(huán)以及下模環(huán)組成的下模腔內(nèi)；

(5)下模腔內(nèi)液體轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固體后，用螺絲刀或其他撬具輕輕撬動(dòng)各接縫處，將所澆筑模具的上下部分同上模環(huán)、下模環(huán)、中間環(huán)分離，并取出模芯，即得各種材質(zhì)的材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具，所述的模芯為所要澆筑的葉輪模芯，所述的葉輪模芯裝在外模內(nèi)腔中，由模芯定子定于外膜內(nèi)腔正中央，所述的外膜內(nèi)腔包括上模腔和下模腔，其中所述上模腔由上模環(huán)、中間環(huán)以及模芯側(cè)面組成，所述下模腔由底座、下模環(huán)、中間環(huán)和模芯正面組成，所述防粘涂層分別涂抹在葉輪模芯、模芯定子和外膜內(nèi)腔的表面上，所述防粘涂層為與水各相異性的高分子材料，且厚度為θ，10μm≤θ≤1000μm，所述中間環(huán)厚度同葉輪厚度相同，構(gòu)成葉輪正側(cè)兩面的分割密封環(huán)，且均由防粘涂層作為密封劑，所述的外模和模芯定子由鐵基材料制成，所述的葉輪模芯由鋁質(zhì)材料制成。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1說(shuō)明實(shí)施例1，整套發(fā)明裝置由外膜1、模芯定子2、模芯3和防粘涂層4組成，其中外膜1包括上模環(huán)1-1、中間環(huán)1-2、下模環(huán)1-3以及底座1-4。所述的模芯即為所要澆筑的葉輪模芯3。所述的葉輪模芯3裝在外模內(nèi)腔5中，由模芯定子定于外膜內(nèi)腔5正中央。所述的外膜內(nèi)腔5分為上模腔5-1和下模腔5-2，其中上模腔5-1由上模環(huán)1-1、中間環(huán)1-2以及模芯側(cè)面3-2組成，下模腔5-2由底座1-4、下模環(huán)1-3、中間環(huán)1-2和模芯正面3-1（含有葉片一面）組成。所述的防粘涂層分別涂抹在葉輪模芯3、模芯定子2和外膜內(nèi)腔5的表面上，所述防粘涂層4為與水各相異性的高分子材料，且厚度θ為200μm。所述下模環(huán)1-3同底座1-4密封良好，下模環(huán)1-3同中間環(huán)1-2密封良好，中間環(huán)1-2同上模環(huán)1-1密封良好，中間環(huán)1-2厚度同葉輪厚度相同，構(gòu)成葉輪正側(cè)兩面的分割密封環(huán)，且均由防粘涂層作為密封劑。所述的外模1和模芯定子2由鐵基材料制成，所述的葉輪模芯3由鋁質(zhì)材料制成。

本實(shí)施例中外膜最薄處不小于5mm。

具體實(shí)施步驟如下：

（1）按照?qǐng)D1所示組裝圖將外模1、模芯定子2和模芯3組裝好，且涂抹厚度為200μm的防粘涂層。

（2）將石蠟加熱至具有一定流動(dòng)性的液態(tài)狀，并緩慢倒入由模芯側(cè)面3-2、中間環(huán)1-2以及上模環(huán)1-1組成的上模腔5-1內(nèi)。

（3）上模腔5-1內(nèi)液態(tài)石蠟轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固態(tài)石蠟后，倒置整套裝置，然后取下底座1-4。

（4）將步驟（2）中所述的剩余液態(tài)石蠟倒入由模芯正面3-1、中間環(huán)1-2以及下模環(huán)1-3組成的下模腔5-2內(nèi)。

（5）下模腔5-2內(nèi)液體轉(zhuǎn)化為具有一定強(qiáng)度的固態(tài)石蠟后，用螺絲刀或其他撬具輕輕撬動(dòng)各接縫處，將所澆筑模具的上下部分同上模環(huán)1-1、下模環(huán)1-3、中間環(huán)1-2分離，并取出模芯3，即得石蠟材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為10μm，且外膜最薄處不小于2mm，澆筑材料選用石膏漿料。實(shí)施結(jié)果為，得到了石膏材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為100μm，且外膜最薄處不小于7mm，澆筑材料選用環(huán)氧樹(shù)脂。實(shí)施結(jié)果為，得到了環(huán)氧樹(shù)脂材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為300μm，且外膜最薄處不小于6mm，澆筑材料選用硅酸鹽水泥。實(shí)施結(jié)果為，得到了硅酸鹽水泥材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為400μm，且外膜最薄處不小于4mm，澆筑材料選用聚乙烯。實(shí)施結(jié)果為，得到了聚乙烯材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為500μm，且外膜最薄處不小于3mm，澆筑材料選用聚四氟乙烯。實(shí)施結(jié)果為，得到了聚四氟乙烯材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

實(shí)施例7

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，防粘涂層的涂抹厚度為550μm，且外膜最薄處不小于8mm，澆筑材料選用尼龍。實(shí)施結(jié)果為，得到了尼龍材質(zhì)的陶瓷葉輪凝膠注模成型用模具。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。