[实用新型]一种大气环境下硬质材料实现可控间隙连接的模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大气环境下硬质材料实现可控间隙的随模加热及冷却连接的模具，尤其涉及一种适用于诸如陶瓷、玻璃及其他硬质材料间的快捷、高效及高强的连接模具。

背景技术

随着科技进步和社会生产的发展，硬质材料诸如陶瓷（氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷、碳化物陶瓷等）、玻璃（氧化物玻璃和非氧化物玻璃）及金属化合物或矿物类材料因其优异性能得到了广泛地使用。陶瓷因在电性能、化学性能、光学性能及耐热性方面具有金属和其他聚合物材料所无法胜任的优异性能，使其在材料工程、电子工程、化学工程以及机械工程中得到广泛的应用，尤其是在航空航天、生物医疗、机械加工及节能装备方面，陶瓷材料是各国科技发展战略蓝图中的重点；玻璃材料与陶瓷材料一样具有被人类社会使用的悠久历史，是与人类日常生活密切相关的一种硬质材料。玻璃材料因其在力学性能、光学性能及热学方面的独特性能，被广泛地使用在建筑装饰、车辆制造、光伏设备等行业；其他的硬质材料，诸如金属化合物（Cr基、Mn基、W基等）及其他硬质矿物材料也被广泛的使用在社会生产的各个领域。

但硬质材料高硬度、高熔点及大的脆性，使其大规模的应用受到了限制，尤其是在对复杂结构和复合材料越来越关注的当今社会，如何解决硬质材料在复杂结构及制造新的复合材料中的应用难点成了当今普遍关注的焦点。目前各国的研究重点集中在开发可靠地连接方法，将规则的硬质材料件组装成复杂结构或结合成复合材料，主要的研究力量有日本、美国和欧洲（以德国、法国为代表）。日本在硬质材料的连接方面研究最为深入，取得了大量令人振奋的成果，如全陶瓷内燃机、陶瓷真空泵等。

到目前为止，硬质材料的连接主要是同质或异质的硬质材料连接，或者是硬质材料与金属（单质或复合物）的连接，广泛采用的技术主要是机械连接和扩散焊。机械连接主要包括铰接和栓接两种，但该方法获得的接头强度及密封性较差，同时机械加工困难以及对材料基体损伤大，因此不能被广泛地使用在对性能有严格要求的场合；扩散焊因其高连接质量及可靠性，通常被广泛地应用在硬质材料连接领域中。但传统的扩散焊因其真空环境要求高、工艺设备复杂和生产周期长等缺点，因此不能很好的适应绿色环保及节能减排的现代生产发展趋势；以超声波连接方法为代表的机械振动连接方法因其能够用简单的设备在短时间内实现材料的连接，正受到愈来愈广泛的关注；但传统的超声焊接等机械振动连接方法亦存在对被连接材料机械冲击损伤大的明显缺陷，且大多用于硬质材料与相对软的金属材料（Al、Cu、Mg等）的连接，应用受到一定局限。因此如何有效的开发出新的连接方法和装卡模具，使之能同时具备扩散焊和机械振动连接二者优点，即在形成高质量、高可靠性的同时使加工工艺简便，成了当今社会硬质材料加工生产领域中亟需解决的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中问题，本实用新型提供一种能够使硬质材料在大气环境下实现可控间隙的随模加热及冷却连接的模具，被连接硬质材料选自：陶瓷、玻璃、金属化合物或矿物材料，其特征在于：

一种模具，所述模具能够使硬质材料在大气环境下实现可控间隙的随模加热及冷却连接，其包括模具底板1、竖立挡板2、紧压件7、配合螺母件8，其特征在于：所述四周竖立挡板2连接于模具底板1上；所述被连接工件11位于模具底板1上及四周竖立挡板2围成的腔内；所述紧压件7与竖立挡板2连接，配合螺母件8用于调节所述紧压件7对被连接工件11的压力大小。

作为本实用新型的进一步改进，上述被连接工件11的材料可以是相同或不同的硬质材料，包括基材一4、基材二6，基材一（4）、基材二（6）中间设有中间层（5）。

作为本实用新型的进一步改进，上述模具底板1和四周竖立挡板2通过模具底板1上的限位槽、螺栓、螺柱或销紧密配合；上述模具底板1形状优选方形、圆形或者不规则的多边形；上述述竖立挡板2为分立的组装件或整体件，上述整体件优选方形环套、圆环形或任意多边形环套。

优选与模具及被连接工件11尺寸相匹配紧压件7，连接于竖立挡板2上，配合螺母件8来控制调节该紧压件对被连接工件的压力大小。因此该紧压件7能同时起到结构加固和施加预压力的作用。上述紧压件7与竖立挡板2优选竖立挡板2上的螺栓、螺柱或销连接，上述紧压件7的形状优选条状或弓状，上述紧压件7优选对称布置在被连接工件11的边缘。

作为本实用新型的进一步改进，上述中间层5的厚度根据工艺参数调节，当其为可成型材质时，优选片状、箔状；当中间层5为粉体或微粒材料时，优选采用受热易挥发性的有机溶剂作为粘结剂，利用通用粉体压膜设备压制成标准尺寸的中间层。