本技術(shù)屬于碳化硼陶瓷加工，涉及一種制備帶孔碳化硼工件的模具。

背景技術(shù)：

1、碳化硼作為世界上第二硬材料，其莫氏硬度僅次于金剛石，且密度較小。碳化硼陶瓷材料的物理性能優(yōu)異，且抗彎強(qiáng)度、彈性模量與斷裂韌性均優(yōu)于氧化鋁、碳化硅等陶瓷材料。碳化硼陶瓷材料還具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸耐堿的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在防彈裝甲陶瓷、陶瓷零部件、核工業(yè)與研磨等行業(yè)。

2、目前，對(duì)于帶有特殊孔位的碳化硼產(chǎn)品，一般通過無壓碳化硼造粒料進(jìn)行干壓成型。根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求，對(duì)冷壓件進(jìn)行精密加工，設(shè)計(jì)好后道工序的加工余量，再進(jìn)行無壓燒結(jié)，一般燒結(jié)溫度為1900～2100℃，通過助燒劑完成無壓碳化硼致密化燒結(jié)。然而，無壓碳化硼內(nèi)含有助燒劑物質(zhì)，會(huì)影響碳化硼陶瓷的物理性能，例如維氏硬度、彈性模量、韌性等，并且，碳化硼陶瓷的耐酸堿性能也會(huì)大大降低。

3、因此，如何降低帶孔產(chǎn)品制作過程中的不利影響是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種制備帶孔碳化硼工件的模具，實(shí)現(xiàn)了碳化硼工件上孔位的預(yù)制，可用于熱壓燒結(jié)，避免對(duì)碳化硼工件造成污染，提高了工件質(zhì)量。

2、為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

3、本實(shí)用新型提供了一種制備帶孔碳化硼工件的模具，包括模具主體與至少一個(gè)壓制裝配部件，所述模具主體內(nèi)設(shè)置有中空模腔，所述壓制裝配部件位于所述中空模腔內(nèi)；所述壓制裝配部件包括相互扣合的上模板與下模板，所述上模板與下模板分別開設(shè)有第一裝配孔與第二裝配孔，所述第一裝配孔與第二裝配孔相對(duì)設(shè)置，所述第一裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有上墊塊，所述第二裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有下墊塊，所述上模板與下模板之間用于填充碳化硼原料。

4、本實(shí)用新型分別對(duì)上模板與上墊塊，下模板與下墊塊進(jìn)行組裝，并將碳化硼原料夯實(shí)在上模板與下模板之間，在上墊塊與下墊塊的壓實(shí)作用下在碳化硼原料表面預(yù)制孔位，再將壓制裝配部件裝入模具主體的中空模腔后，移送至燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié)，以形成帶有孔位的碳化硼工件，避免了產(chǎn)品污染問題，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，確保碳化硼工件的耐酸堿性能與物理性能滿足要求。

5、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述上墊塊的厚度大于所述上模板的厚度；所述下墊塊的厚度小于所述下模板的厚度，所述上模板與下模板扣合后，所述上墊塊部分位于所述第二裝配孔內(nèi)。

6、在應(yīng)用過程中，本實(shí)用新型在下模板與下墊塊組裝完成后，進(jìn)行碳化硼原料的鋪設(shè)，再扣合上模板，上墊塊凸出上模板，并伸入第二裝配孔內(nèi)，與下墊塊相互配合，使得碳化硼原料對(duì)應(yīng)位置形成預(yù)制孔孔位。

7、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一裝配孔與第二裝配孔的孔徑相同，所述上墊塊與下墊塊相互靠近的一側(cè)表面的外徑相同。

8、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述上墊塊的外周表面為平滑表面或螺紋表面。

9、本實(shí)用新型通過調(diào)整上墊塊的外周表面，可實(shí)現(xiàn)具有不同內(nèi)壁的預(yù)制孔的制作。當(dāng)上墊塊的外周表面為平滑表面時(shí)，碳化硼工件的預(yù)制孔內(nèi)壁光滑，當(dāng)上墊塊的外周表面為螺紋表面時(shí)，碳化硼工件的預(yù)制孔內(nèi)壁具有螺紋。

10、需要說明的是，本實(shí)用新型中所述外周表面是指上墊塊或下墊塊中用于連接其上端面與下端面的連接表面。

11、所述上墊塊的外徑由遠(yuǎn)離所述下模板的一側(cè)表面向靠近下墊塊的方向依次遞增。所述下墊塊的外徑由遠(yuǎn)離所述上模板的一側(cè)表面向靠近上墊塊的方向依次遞增。

12、本實(shí)用新型優(yōu)化上墊塊與下墊塊的結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行壓制裝配部件的組裝與拆卸，避免在操作過程中對(duì)工件造成損傷，影響整體性能。

13、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述上模板與碳化硼原料之間設(shè)置有第一墊層，所述下模板與碳化硼原料之間設(shè)置有第二墊層。

14、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一墊層與第二墊層獨(dú)立地包括石墨紙。

15、本實(shí)用新型的第一墊層與第二墊層能夠避免在高溫?zé)Y(jié)過程中上墊塊或下墊塊與碳化硼原料出現(xiàn)粘連，從而導(dǎo)致無法取出純碳化硼工件，造成產(chǎn)品破損或報(bào)廢的問題。

16、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述上模板與下模板的直徑分別獨(dú)立地為300～500mm，例如可以是300mm、320mm、350mm、380mm、400mm、420mm、430mm、450mm、460mm、480mm或500mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、所述第一裝配孔與第二裝配孔的孔徑分別獨(dú)立地為100～200mm，例如可以是100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

18、所述上模板與上墊塊的厚度差為5～15mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述壓制裝配部件的數(shù)量為至少兩個(gè)，至少兩個(gè)所述壓制裝配部件依次層疊設(shè)置在所述中空模腔內(nèi)。

20、本實(shí)用新型在裝模過程中，向模具主體的中空模腔內(nèi)由下至上依次放置下模板-第二墊層-碳化硼原料-第一墊層-上模板，以此順序?qū)盈B，直至充滿整個(gè)中空模腔。

21、本實(shí)用新型提供的壓制裝配部件中的上模板與下模板的組合還可以單獨(dú)使用，以在碳化硼工件上形成通孔。在應(yīng)用過程中，將碳化硼原料鋪設(shè)在下模板的表面，使得碳化硼原料中間留出孔位，再扣合上模板，隨后裝入模具主體中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，形成帶有通孔的碳化硼工件。

22、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述模具主體包括依次嵌套設(shè)置的石墨護(hù)板與保護(hù)外套，所述石墨護(hù)板內(nèi)開設(shè)所述中空模腔，所述模具主體的底部還設(shè)置有支撐托盤。

23、作為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案，所述石墨護(hù)板由至少兩個(gè)石墨板塊組成，至少兩個(gè)所述石墨板塊拼接形成所述中空模腔。

24、本實(shí)用新型所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡(jiǎn)明的考慮，本實(shí)用新型不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：

26、本實(shí)用新型提供的一種制備帶孔碳化硼工件的模具，將碳化硼原料夯實(shí)在上模板與下模板之間，在上墊塊與下墊塊的壓實(shí)下預(yù)制孔位，再將壓制裝配部件裝入模具主體的中空模腔后，移送至燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié)，以形成帶有孔位的碳化硼工件，避免了產(chǎn)品污染問題，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，確保碳化硼工件的耐酸堿性能與物理性能滿足要求。

技術(shù)特征：

1.一種制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，包括模具主體與至少一個(gè)壓制裝配部件，所述模具主體內(nèi)設(shè)置有中空模腔，所述壓制裝配部件位于所述中空模腔內(nèi)；所述壓制裝配部件包括相互扣合的上模板與下模板，所述上模板與下模板分別開設(shè)有第一裝配孔與第二裝配孔，所述第一裝配孔與第二裝配孔相對(duì)設(shè)置，所述第一裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有上墊塊，所述第二裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有下墊塊，所述上模板與下模板之間用于填充碳化硼原料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述上墊塊的厚度大于所述上模板的厚度；所述下墊塊的厚度小于所述下模板的厚度，所述上模板與下模板扣合后，所述上墊塊部分位于所述第二裝配孔內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述第一裝配孔與第二裝配孔的孔徑相同，所述上墊塊與下墊塊相互靠近的一側(cè)表面的外徑相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述上墊塊的外周表面為平滑表面或螺紋表面；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述上模板與碳化硼原料之間設(shè)置有第一墊層，所述下模板與碳化硼原料之間設(shè)置有第二墊層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述第一墊層與第二墊層獨(dú)立地包括石墨紙。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述上模板與下模板的直徑分別獨(dú)立地為300～500mm；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述壓制裝配部件的數(shù)量為至少兩個(gè)，至少兩個(gè)所述壓制裝配部件依次層疊設(shè)置在所述中空模腔內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述模具主體包括依次嵌套設(shè)置的石墨護(hù)板與保護(hù)外套，所述石墨護(hù)板內(nèi)開設(shè)所述中空模腔，所述模具主體的底部還設(shè)置有支撐托盤。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備帶孔碳化硼工件的模具，其特征在于，所述石墨護(hù)板由至少兩個(gè)石墨板塊組成，至少兩個(gè)所述石墨板塊拼接形成所述中空模腔。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種制備帶孔碳化硼工件的模具，包括模具主體與至少一個(gè)壓制裝配部件，模具主體內(nèi)設(shè)置有中空模腔，壓制裝配部件位于中空模腔內(nèi)；壓制裝配部件包括相互扣合的上模板與下模板，上模板與下模板分別開設(shè)有第一裝配孔與第二裝配孔，第一裝配孔與第二裝配孔相對(duì)設(shè)置，第一裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有上墊塊，第二裝配孔內(nèi)活動(dòng)設(shè)置有下墊塊，上模板與下模板之間用于填充碳化硼原料。本技術(shù)避免了產(chǎn)品污染問題，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：姚力軍,王科,王巨寶,周敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海戎創(chuàng)鎧迅特種材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240513
技術(shù)公布日：2024/12/26