[实用新型]一种凝胶注模成型制备大尺寸管状生坯用的模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及精细陶瓷成型技术领域，尤其涉及一种凝胶注模成型制备大尺寸管状生坯用的模具。

背景技术

二十世纪九十年代，美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory)的M. A. Jenny和Omatete教授实用新型了一种全新的陶瓷材料湿法成型技术——凝胶注模成型技术(Gelcasting)，它是传统的注浆工艺与有机化学高聚合理论的完美结合，通过引入一种新的定型机制，发展了传统的注浆成型工艺。其基本原理是在高固相含量(体积分数不小于50%)、低粘度(在1 Pa·s左右)的陶瓷浆料中，掺入低浓度的有机单体和交联剂，当加入引发剂和催化剂并浇铸后，浆料中的有机单体在一定的条件下发生原位聚合反应，形成坚固的三维网状结构，从而使悬浮体原位固化成型，得到均匀、高强度、近净尺寸的陶瓷坯体。然后进行脱模、干燥、去除有机物、烧结，即可制得所需的陶瓷零件。

凝胶注模成型的模具选择比较宽泛，理论上密封良好的结构都可以用于模具设计，使用的材料包括金属，聚丙烯，特氟龙等材质，一般来说，由于料浆呈弱酸或弱碱性，不建议使用金属模具，且重量较大，不易于连续生产；而高分子材质存在热导率小，传热不均匀的情况。

凝胶注模成型工艺的缺点在于凝胶后生坯强度较低，若制备复杂形状（例如管状）生坯则容易出现上下底水分蒸发的速率不同，造成上下底的强度梯度，最终导致生坯开裂的情况，特别是制备大尺寸（高度＞200mm）管状生坯时该现象更为明显。

中国发明专利申请公开号CN1824486A提高了一种水基凝胶注模成型用模具，该模具采用模腔模芯配合防粘涂层的设计，但该模具重量较大，操作不方便，不宜生产大尺寸生坯，且存在容易因防粘涂层涂抹过多造成料坯表面气孔缺陷、或涂抹过少使得模具带入杂质和寿命较短等问题。

制备大尺寸管状生坯的难点还在于模具芯的设计，在制备大尺寸管状生坯时，为了能够使得生坯的强度更高，可以选择将脱模的时间点尽量后延，以使得生坯中水分充分挥发。但是随着水分的挥发管状生坯对模芯的收缩挤压效应会愈加明显，从而造成脱模不方便，如不能很好的控制脱芯过程，则容易造成生坯的开裂。这点极大的区别于小尺寸陶瓷电子器件在生坯制造中的脱模处理。

综上所述，目前的凝胶注模成型用模具，存在以下问题：

1、模具成本较高，且寿命偏短；

2、生坯不方便抽芯；

3、生坯干燥不均匀，易开裂；

4、生坯脱模不方便，易变形；

5、金属模具制造复杂，重量较大，不便于操作。

实用新型内容

本实用新型针对凝胶注模成型制备大尺寸管状生坯时脱模操作不方便、易出现生坯干燥不均匀、开裂严重等问题，提供了一种凝胶注模成型制备管状生坯用的模具，模具拆卸方便，脱模阻力小，且生坯干燥时不易出现变形开裂。

本实用新型所指大尺寸管状生坯是指该管状生坯高度在200mm以上。在使用凝胶注模工艺时，向模具中灌入的浆料的重量大于20Kg。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种凝胶注模成型制备大尺寸管状生坯用的模具，所述模具包括底盘、外模和内芯，所述外模可拆卸地安装于所述底盘上；所述外模具有圆柱形内腔，所述内芯位于所述外模的内腔中、且与所述外模同轴地安装于所述底盘上；所述外模的内壁、所述内芯的外壁以及与所述底盘之间形成的空间作为注入浆料的模腔。

进一步地，所述底盘中心与所述内芯相对位置处设有可将所述内芯顶出管状生坯的顶出机构。

进一步地，所述顶出机构包括位于所述底盘中心的导向孔，以及可穿过所述导向孔的顶出撞锤。

进一步地，所述顶出撞锤表面具有外螺纹；所述导向孔具有与所述顶出撞锤表面的外螺纹相配合的内螺纹。

进一步地，所述外模和所述内芯采用聚氨酯材质制成。

进一步地，所述内芯为中空结构。

进一步地，所述外模外侧设置有手柄。

进一步地，所述内芯上部设置有提手。

进一步地，所述外模与所述底盘通过紧固螺栓相连接，所述外模与所述底盘之间还包括密封圈。

进一步地，所述内芯与所述底盘通过紧固螺栓相连接，所述内芯与所述底盘之间还包括密封圈。