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陶瓷球成型模具及成型方法

文檔序號:2012787閱讀:861來源:國知局
專利名稱:陶瓷球成型模具及成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及陶瓷材料的成型模具及成型方法,更具體地說,涉及陶瓷 材料球的澆注成型模具及方法。
背景技術(shù)
陶瓷材料常被制作成球形,而陶瓷球具有廣泛的用途,如大量在磨球、 蓄熱燃燒技術(shù)中使用的蓄熱球等,陶瓷球在使用中都要求具有較高的致密 度,因此,成型出密度高的陶瓷球坯體對于燒成制得致密的陶瓷球成品具 有至關(guān)重要的作用。
現(xiàn)有陶瓷球成型方法主要有
a) 手工揉搓成型法,這種方法成型的球形狀不規(guī)則,基本無成型壓力,
成型的球,性能差,而且生產(chǎn)效率低。
b) 旋轉(zhuǎn)盤滾動(dòng)成型法,這種成型方法將半干的粉料放入一個(gè)具有一定 傾斜角度的圓盤中, 一邊噴水或適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑, 一邊旋轉(zhuǎn)圓盤,半干的粉 料在圓盤中滾動(dòng)形成小球,繼續(xù)旋轉(zhuǎn)圓盤滾動(dòng)小球,小球?qū)⒄掣礁嗟陌?干料形成更大的球。但這種方法成型的球,密度低,容易分層脫殼,從而 導(dǎo)致球中形成空隙,而且球球表面凹凸不平。
c) 機(jī)壓成型法,申請?zhí)枮镃N95204701.2的專利文件公開了一種高密 度耐火球的機(jī)壓成型模具,通過將球模由以往的兩個(gè)半球模改為上內(nèi)模 芯、下內(nèi)模芯、上外動(dòng)模和下外動(dòng)模四個(gè)部分,解決以往機(jī)壓成球模具生 產(chǎn)的球在模具接口處容易斷裂的問題,以此制得形狀較好的球。申請?zhí)枮?CN200510017663.5的文件公開了一種耐火球的多球成型設(shè)備,通過在模 具內(nèi)可以安裝多個(gè)上模芯、上模套及相同數(shù)量的多個(gè)下模芯、下模套,解 決不能一次生產(chǎn)多個(gè)耐火球的問題,以此提高機(jī)壓成球的生產(chǎn)效率。
盡管機(jī)壓成球法生產(chǎn)效率高,也取得了技術(shù)進(jìn)步,解決了球坯在模具 接縫處易斷裂等問題,但這種方法尚存在設(shè)備投資大、球坯脫模難等問題, 而且由于壓制的球存在彈性后效,因而易開裂。d) 等靜壓型法,申請?zhí)枮镃N03141769.8的文件公開了一種采用等靜 壓技術(shù)來將粉末原料制造成球形體的方法,其工藝為先制作金屬母模, 再澆注可熱壓翻制成彈性軟模,然后將預(yù)制的粉末原料裝入彈性軟模,經(jīng) 真空密封后在等靜壓缸中壓制成球坯。該方法的優(yōu)點(diǎn)是球料中無須加粘結(jié) 劑,有利于生產(chǎn)高純、高質(zhì)量的球,但其缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本 高。
e) 注漿法,該法用兩個(gè)半球形石膏模注槳,其中上模開一個(gè)注漿口, 但這種方法生產(chǎn)的球在上模的注漿口處留有"尾巴",須修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種新型 的陶瓷球成型模具,以及使用該成型模具的陶瓷球成型方法。
本發(fā)明的模具由底板和至少一組模板疊加緊固而成,模具的中間有一 根連接在底板上的注漿管。
所述的底板由上底板與下底板拼裝而成,上、下底板上設(shè)有多個(gè)半球 形腔。在上底板的中心半球形腔上開有灌入口,用于容納并密封連接所述 注漿管,圍繞該中心半球形腔,上底板上其余的半球形腔有規(guī)則地排列, 并且下底板半球形腔的位置與上底板的相互對應(yīng)。當(dāng)上下底板拼合時(shí),可 以在底板中形成多個(gè)球形腔。在底板上相鄰的球形腔之間設(shè)有水平連通 孔,作為料漿從中心球形腔向四周球形腔擴(kuò)散的通道。上底板上,除中心 半球形腔外的各半球形腔的頂部分別開設(shè)有注漿孔,作為其余各球形腔向 上傳送料漿到模板球形腔的通道。所述注槳孔的直徑大小需要考慮料漿能 否向上傳送以及最后所成的球型,優(yōu)選的,當(dāng)成型陶瓷球的直徑為20mm 時(shí),注漿孔的直徑為5mm。為防止上下底板產(chǎn)生水平相對滑移,下底板呈 凹槽的結(jié)構(gòu),上底板呈凸起的結(jié)構(gòu),并且上底板鑲嵌在下底板中。
每組模板由上下模板組成,上、下模板上也設(shè)有多個(gè)半球形腔。在上、 下模板的中心半球形腔上開有灌入口,用于容納所述注漿管,圍繞該中心 半球形腔,上、下模板上其余的半球形腔有規(guī)則地排列,并且下模板半球 形腔的位置與上模板的相互對應(yīng)。當(dāng)上下模板拼合時(shí),可以在模板中形成 多個(gè)球形腔,并且模板上球形腔與對應(yīng)的底板上球形腔在豎直方向上對齊。模板球形腔在水平方向不連通,但在豎直方向上,上模板半球形腔的 頂部及下模板半球形腔的底部均開有注漿孔,以使模板球形空腔的上部及 下部均形成了供料漿自下而上流經(jīng)的通道。優(yōu)選的,當(dāng)成型陶瓷球的直徑
為20mm時(shí),所述注漿孔的直徑為5mm。同樣,為防止同一組模板的上下 模板產(chǎn)生水平相對滑移,下模板呈凹槽的結(jié)構(gòu),上模板呈凸起的結(jié)構(gòu),并且 同一組模版的上模板鑲嵌在下模板中。
上底板或上模板與其上層的下模板之間不設(shè)有鑲嵌結(jié)構(gòu),便于脫模時(shí) 可以沿水平方向滑移,并切斷上下層之間澆注球的連接頸部。為此,在下 底板及下模板上均設(shè)有多個(gè)橫向推動(dòng)螺桿,螺桿的一端與上層的下模板抵 靠,當(dāng)旋進(jìn)各所述橫向推動(dòng)螺桿時(shí),所述的螺桿會(huì)水平推動(dòng)上層的模板。
當(dāng)陶瓷球用于熱交換的載體時(shí),球的表面積越大則其散熱效率越高,通常 為了增加球的表面積,可以在球上設(shè)有凹槽或凸起,使陶瓷球具有波紋狀的球 表面。因此,上述底板或模板的半球形空腔內(nèi)壁中,也可以設(shè)有凹槽或凸起, 使?jié)沧⒊尚偷奶沾汕蚓哂胁y狀的球表面。而且澆注的波紋面的形狀可以根據(jù) 凸起或凹槽的形狀來決定。所述的凸起或凹槽可以根據(jù)要求靈活的設(shè)計(jì)成梯 形、弧形或三角錐形等形狀。
優(yōu)選的,注槳管的高度應(yīng)適當(dāng)高出最上層模板,其下端與底板采用可 拆卸的螺紋連接,上端也設(shè)有外螺紋,使注漿管也具有緊固模板的作用。
緊固模具的螺桿下端固定在底板上,兼具定位模板的作用。
模具安裝并緊固后,將調(diào)制好的陶瓷料漿從注漿管注入,由于底板上 的相鄰球形空腔互相貫通,因此當(dāng)連接注漿管的底板中心球形空腔注滿料 漿后,繼續(xù)注入的料漿會(huì)將原先在中心球形腔中的料漿通過水平連通孔壓 入相鄰球形空腔,使得底板上的各球形腔都被注滿料漿。之后,通過注漿 管繼續(xù)注入的料漿會(huì)將底板上各球形腔中的料漿通過注漿孔擠入底板上 一層模板的各球形腔中,以此類推,最后料漿將填滿最上層模板的球形腔。
這種底注澆注法有利于排出模具空腔中的氣體,以便形成致密的陶瓷 球坯體。更佳的,為了進(jìn)一步排出料漿中的氣體,在澆注的過程中,也可 以將模具放置在振動(dòng)臺上進(jìn)行振動(dòng)。振動(dòng)臺的振動(dòng)時(shí)間應(yīng)該與整個(gè)澆注時(shí) 間一致,而整個(gè)振動(dòng)臺的振動(dòng)頻率需要考慮考慮到各球形腔的容積,以防 止振動(dòng)時(shí)料漿從模具中溢出。優(yōu)選的,振動(dòng)臺的振動(dòng)時(shí)間為2分鐘,振動(dòng)頻率為50HZ,振幅為0.75mm±0. 05mm。
試樣初凝后即可將模具的緊固螺桿及注漿管的螺母松開,靠旋進(jìn)橫向 推動(dòng)螺桿使模板組互相沿水平方向錯(cuò)開,切開試樣的連接頸部。根據(jù)材料 的水硬性或氣硬性養(yǎng)護(hù)要求,既可將模具各組模板疊加放置養(yǎng)護(hù),也可將 模具拆開,各組模板分別放置養(yǎng)護(hù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
a. 成本低,應(yīng)用方便。采用本模具,不用投入壓機(jī)或液壓系統(tǒng)的成本, 而且其配套使用的振動(dòng)設(shè)備,成本很低。其次,振動(dòng)澆注成型方法在耐火 材料廠家具有普遍應(yīng)用的基礎(chǔ),具有現(xiàn)成的振動(dòng)設(shè)備、人員及操作技術(shù)。
b. 成球密度高。采用底注法成型,空氣更容易排出,再輔以振動(dòng)措施, 更有利于排出料漿中的氣體,盡可能提高球坯的體積密度。
c. 制作的球形狀規(guī)則。澆注方法成型的球不會(huì)形成如機(jī)壓或液壓球坯 的"接縫"或類球體,還可以制作波紋面球體,這是機(jī)壓法或液壓法所不 能實(shí)現(xiàn)的。而且澆注的波紋面的形狀也可以根據(jù)要求進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì)成多 種形狀。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的模具裝配示意圖2和圖3分別是本發(fā)明實(shí)施例中下底板的縱向剖面示意圖和俯視
圖4和圖5分別是本發(fā)明實(shí)施例中上底板的縱向剖面示意圖和俯視
圖6和圖7分別是本發(fā)明實(shí)施例中下模板的縱向剖面示意圖和俯視
圖8和圖9分別是本發(fā)明實(shí)施例中上模板的縱向剖面示意圖和俯視
圖10a是球臺形空腔內(nèi)無凸起的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖10b是球臺形空腔內(nèi)有梯形凸起的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖10c是球臺形空腔內(nèi)有半圓形凸起的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖10d是球臺形空腔內(nèi)有三角錐形凸起的結(jié)構(gòu)示意圖。參考標(biāo)識 l一下底板
11—下底板半球形空腔12—下底板水平連通孔
2— 上底板
21—上底板半球形空腔22—上底板水平連通孔
3— 下模板 31—下模板半球形空腔 4一上模板 41—上模板半球形空腔
5— 注漿管
6— 連接螺桿
7— 橫向推動(dòng)螺桿71—推桿擋板72—推桿螺孔
8— 球臺形空腔內(nèi)的凸起
9— 灌入口
10— 注漿孔
具體實(shí)施例方式
如圖1所示,在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,提供一種陶瓷球澆注成 型模具,該模具包括一塊下底板1、 一塊上底板2、多塊下模板3和多塊 上模板4疊加拼裝并用連接螺桿6緊固而成,注漿管5容納與各模板灌入 口9中,并與上底板2的灌入口 9密封連接。下底板1與上底板2相向拼 裝,下模板3與上模板4相向拼裝。
如圖2和3所示,下底板1上有半球形空腔11,相鄰的下底板半球形 空腔11之間開有水平連通孔12,下底板1上還設(shè)有固定橫向推動(dòng)螺桿7 的擋板71,其上設(shè)有固定橫向推動(dòng)螺桿7的螺孔72。所述的橫向推動(dòng)螺 桿7 —端與上層的下模板3抵靠,通過旋進(jìn)下底板1上的橫向推動(dòng)螺桿7 可以水平推動(dòng)上層的下模板3,切斷上底板2與下模板3之間球的連接頸 部。
如圖4和5所示,上底板2上有半球形空腔21,除中心半球形空腔外 的各半球形空腔21的頂部均開有注漿孔10,其可以作為陶瓷料漿自下而 上流動(dòng)的通道,上底板半球形空腔之間有水平連通孔22,在上底板的中心 半球形腔頂部開有密封連接注漿管5的灌入口 9。由于下底板和上底板分 別呈凹槽和凸起的結(jié)構(gòu),因而上底板2能夠鑲嵌在下底板1中,防止上下底板產(chǎn)生水平相對滑移。
如圖6和圖7所示,下模板3上有半球形空腔31,除中心半球形腔外 的各半球形腔底部均開有注漿孔10,陶瓷料漿經(jīng)過各注漿孔10流入下模 板半球形空腔31,下模板3中心半球形腔底部開有灌入口 9,灌入口9的 直徑比注漿管5的外徑大。在松開連接螺桿6后不拆模的情況下,通過旋 進(jìn)橫向推動(dòng)螺桿7來水平移動(dòng)上層的下模板3,切斷球的連接頸部。下模 板上設(shè)有固定橫向推動(dòng)螺桿7的擋板71,在擋板71上設(shè)有固定橫向推動(dòng) 螺桿7的螺孔72。
如圖8和9所示,上模板4上有半球形空腔41,除中心半球形腔外的 各半球形腔底部均開有注漿孔10,陶瓷料漿經(jīng)過上模板各半球形空腔41 的注漿孔10流入上一層模板的球形空腔中。在上模板的中心半球形空腔 頂部開有灌入口 9,其直徑與下模板灌入口 9的直徑相等。由于下模板和 上模板分別呈凹槽和凸起的形狀,因而上模板4能夠鑲嵌在下模板3中, 防止上下模板產(chǎn)生水平方向的相對滑移。
如圖10a-10d所示,當(dāng)陶瓷球用于熱交換的載體時(shí),上述底板或模板的半 球形空腔內(nèi)壁中可以設(shè)有凸起8,使?jié)沧⒊尚偷奶沾汕蚓哂胁y狀的球表面。 而且澆注的波紋面的形狀可以根據(jù)凸起8的形狀來決定。所述的凸起8可以根 據(jù)要求靈活的設(shè)計(jì)成梯形、弧形或三角錐形等形狀。
澆注成型陶瓷球時(shí),將組裝好的模具放置于振動(dòng)臺上,將具有流動(dòng)性 的陶瓷料漿緩緩倒入注漿管5中,料漿通過注漿管5向下流入下底板中心 球形空腔中,再通過下底板水平連通孔12及上底板水平連通孔22流向底 板上周圍的球形空腔中,然后料漿再從上底板半球形空腔21的注漿孔10 流入模板的球形空腔中。接著,料漿繼續(xù)從上模板半球形空腔41的注漿 孔10向上流入上一層模板的球形空腔中,直到填滿最上層模板的球形空 腔為止。振動(dòng)臺的振動(dòng)與模具澆注過程同步,振動(dòng)時(shí)間為2分鐘。所述振 動(dòng)臺的振動(dòng)頻率為50HZ,振幅為0.75mm±0. 05mm。通過所述振動(dòng),可以 將料漿中的氣體進(jìn)一步排出,以便形成致密的陶瓷球坯體。
澆注完畢,料漿須靜置養(yǎng)護(hù)使其凝固,凝固后旋開連接螺桿6及注漿 管5上的螺母,由下往上依次旋進(jìn)橫向推動(dòng)螺桿7,使各層下模板3與其 下層的上底板2或上模板4發(fā)生水平滑移,切斷各層球之間的連接頸部。澆注的球經(jīng)足夠的養(yǎng)護(hù)后脫模,各層模板中的球形狀規(guī)則,僅有下底 板1與上底板2中的球之間留有連接部分,但因是澆注法成型,所以球在 脫模后可以較容易地打磨掉這些連接部分,制作出形狀規(guī)則的球。
權(quán)利要求
1、一種陶瓷球澆注成型模具,其特征在于包括底板和至少一組模板,所述模板由上模板和下模板組成,模板疊放在底板上,上、下模板上各設(shè)有若干個(gè)半球形腔以使在模板中形成若干個(gè)球形腔,模板的各球形腔上均開有注漿孔,并通過所述注漿孔與底板在豎直方向上貫通。
2、 如權(quán)利要求l所述的模具,其特征在于所述的底板由上底板和下 底板組成,并且在上、下底板上各設(shè)有若干個(gè)半球形腔以使在底板中形成 若干個(gè)球形腔,上底板的各半球形腔上均開有注漿孔,并與模板的注漿孔 位置對應(yīng)。
3、 如權(quán)利要求2所述的模具,其特征在于底板的球形腔上開設(shè)有 水平連通孔,并且相鄰球形空腔的水平連通孔位置相互對應(yīng)。
4、 如權(quán)利要求l-3所述的模具,其特征在于在其中一個(gè)球形腔上開 有灌入口,其容納注漿管并密封連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的模具,其特征在于底板和模板上的球形腔 圍繞開有灌入口的球形腔有規(guī)則地排列。
6、 如權(quán)利要求4所述的模具,其特征在于下底板和/或下模板上設(shè) 有至少一個(gè)橫向推動(dòng)螺桿,所述螺桿的一端與上一層的下模板抵靠。
7、 如權(quán)利要求5所述的模具,其特征在于下底板和/或下模板上設(shè) 有至少一個(gè)橫向推動(dòng)螺桿,所述螺桿的一端與上一層的下模板抵靠。
8、 如權(quán)利要求2和3所述的模具,其特征在于所述的下底板呈凹 槽的結(jié)構(gòu),所述的上底板呈凸起的結(jié)構(gòu),并且上底板鑲嵌在下底板中。
9、 如權(quán)利要求l-3所述的所述的模具,其特征在于所述的下模板呈 凹槽的結(jié)構(gòu),所述的上模板呈凸起的結(jié)構(gòu),并且在同一組模板中的上模板 鑲嵌在下模板中。
10、 如權(quán)利要求2和3所述的模具,其特征在于在所述上、下底板的半球形腔內(nèi)壁上可以設(shè)置凸起或凹槽。
11、 如權(quán)利要求l-3所述的模具,其特征在于在所述上、下模板的 半球形腔內(nèi)壁上可以設(shè)置凸起或凹槽。
12、 一種陶瓷球的成型方法,使用如權(quán)利要求l-3所述的模具,其特征在于,其澆注過程還包括以下步驟1) 將陶瓷漿注入底板直至注滿底板;2) 繼續(xù)向底板中注入陶瓷漿,使之通過注漿孔溢出并向上漫延直到 填滿各層模板的球形空腔。
13、 如權(quán)利要求12所述的陶瓷球成型方法,其特征在于在澆注過程 中,不斷振動(dòng)底板和/或模板。
14、 如權(quán)利要求13所述的陶球球成型方法,其特征在于所述的振 動(dòng)通過使用振動(dòng)臺來完成。
15、 如權(quán)利要求14所述的模具,其特征在于振動(dòng)臺的振動(dòng)時(shí)間為2 分鐘,振動(dòng)頻率為50HZ,振幅為0.75mm±0. 05讓。
全文摘要
陶瓷球澆注模具包括底板,由上底板與下底板組成;多組模板,每組模板由上模板與下模板組成;注漿管;連接螺桿及螺母。上下底板及模板上均有相同數(shù)量的、位置對應(yīng)的多個(gè)半球形空腔,兩塊底板或兩塊模板拼合時(shí)可以形成多個(gè)球形空腔,底板上各相鄰球形空腔互相貫通。多組模板疊放在底板上,用螺桿緊固后,能夠在豎直方面對應(yīng)的位置形成貫通的球形空腔串,從注漿管中倒入陶瓷漿體,再流入到各球形空腔中,即可澆注成型形狀規(guī)則的陶瓷球。在球形空腔的內(nèi)壁上可以設(shè)置凹槽或凸起,以成型帶有凸起或凹槽的陶瓷球,當(dāng)這種帶有凸起或凹槽的陶瓷球用作熱交換載體時(shí),可以增大散熱面積。該模具具有設(shè)備投資小、制得的球致密、形狀規(guī)則等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B28B1/14GK101332624SQ200710043179
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者何平顯, 饒文濤 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司
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