CN201419243Y - 一种大型烧结多孔锥管的整体均向成型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大型烧结多孔锥管整体形成模具，包括表面带有小孔的圆锥台形的钢套，紧贴钢套的内表面设置一层圆锥台形的胶套，胶套内层设置有圆锥台形的芯模，芯模与胶套之间留有空间，该空间内的上下两端分别设置有定心胶套，两个定心胶套之间留有空隙，钢套、胶套和芯模的锥角相同。采用本实用新型的模具可以一次性整体制得锥管多孔元件，并且多孔锥管强度高，透气性能好。
Description
技术领域
本实用新型属于粉末冶金技术领域，涉及一种大型烧结多孔锥管的整体均向成型模具。
背景技术
烧结多孔材料及其元件是一类具有明显孔隙特征的金属材料(孔隙率可达98％)，由于孔隙的存在而呈现出一系列有别于金属致密材料的特殊功能，广泛应用于冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药等工业过程中的过滤分离、流体渗透与分布控制、流态化、高效燃烧、强化传质传热、阻燃防爆等。
目前大型锥体的制造常采用卷压成型和焊接方法完成，而大型多孔布气锥体的制造很少见，最初，布气用锥管烧结多孔元件通常采用先将原材料粉末轧制成多孔板，然后采用焊接的方法把小块的多孔板拼接成较大尺寸的锥形，这样做工序比较多，并且由于没有一次成型的设备，费时费力。另外，在现有工艺当中烧结多孔元件时候需要焊接，但是经过焊接以后焊接点的抗压强度较低，所以拼焊成的布气元件通常存在整体耐压强度较低的缺陷，而且透气性能不好。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种大型烧结多孔锥管的整体均向成型模具，该模具可将成型一次完成，节省了工序，省时省力。
本实用新型所采用的技术方案是，一种大型烧结多孔锥管的整体均向成型模具，包括表面带有小孔的圆锥台形的钢套，紧贴钢套的内表面设置一层圆锥台形的胶套，胶套内层设置有圆锥台形的芯模，芯模与胶套之间留有空间，该空间内的上下两端分别设置有定心胶套，两个定心胶套之间留有空隙，钢套、胶套和芯模的锥角相同。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型的模具可以一次性整体制得锥管多孔元件，省时省力，并且制得的多孔锥管强度高，透气性能好。
附图说明
图1为本实用新型大型烧结多孔锥管整体均向成型模具的结构示意图。
图中，1.钢套，2.胶套，3.空隙，4.芯模，5.定心胶套，6.小孔，其中β为锥角，D为钢套1底部的最大外径，H为锥管高。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
本实用新型大型烧结多孔锥管的整体成型模具的结构如图1所示，包括表面带有小孔6的圆锥台形的钢套1，紧贴钢套1的内表面设置一层圆锥台形的胶套2，胶套2内层设置有圆锥台形的芯模4，芯模4与胶套2之间留有空间，该空间内的上下两端分别设置有定心胶套5，两个定心胶套5之间留有空隙3，钢套1、胶套2和芯模4的锥角相同。两个定心胶套5之间的空隙3用于填充粉末。
本实用新型成型模具中钢套1、胶套2和芯模4的锥角β为5～30°，锥角β为钢套侧面与竖直方向的夹角。钢套1底部的最大外径D为500mm，锥管高度H为1200mm，最大抗外压强度为6MPa。
本实用新型的成型模具，其定心胶套5为耐油橡胶，总共上下设置3～8组，用于将压制成型的多孔元件分别取出。其芯模4材质为碳钢，粗糙度要求为0.8～3.2。其钢套1材质为碳钢，粗糙度要求为1.6～6.4。其胶套2材质为耐油橡胶，邵氏硬度要求为60～90HA。
本实用新型利用该整体成型模具进行多孔锥管的整体成型方法，按照以下步骤进行：
首先把粉末在V型混料机中混合均匀，该粉末为不锈钢、钛、钛合金、镍、镍合金或陶瓷粉末，将空隙3上部的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持成型模具振动，振动频率为0.5～10Hz。把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压制压力为100～300MPa，压制后脱模，再将得到的多孔元件取出，即完成成型过程。最后放入真空或氢气炉中烧结1000℃～1400℃，保温1～4小时，完成产品制备。
其中不锈钢粉末粒度为150～300μm，钛粉末粒度为50～100μm，钛合金粉末粒度为100～200μm，镍粉末粒度为300～500μm，镍合金粉末粒度为100～300μm，陶瓷粉末粒度为50～500μm。
实施例1
把150μm的不锈钢粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为8hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为180MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1380℃，保温4小时。
实施例2
把300μm的不锈钢粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为10hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1400℃，保温3小时。
实施例3
把250μm的不锈钢粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例4
把50μm的钛粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例5
把80μm的钛粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为200MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1200℃，保温2小时。
实施例6
把100μm的钛粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为10hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1400℃，保温4小时。
实施例7
把100μm的钛合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例8
把150μm的钛合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为6hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为200MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1300℃，保温3小时。
实施例9
把200μm的钛合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为10hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入真空炉中烧结1400℃，保温4小时。
实施例10
把300μm的镍粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例11
把400μm的镍粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为2hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为200MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1300℃，保温3小时。
实施例12
把500μm的镍粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为10hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1400℃，保温4小时。
实施例13
把100μm的镍合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1400℃，保温4小时。
实施例14
把200μm的镍合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为200MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1200℃，保温3小时。
实施例15
把300μm的镍合金粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为10hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例16
把50μm的陶瓷粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为0.5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为100MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1000℃，保温1小时。
实施例17
把250μm的陶瓷粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为5hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为200MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1300℃，保温2小时。
实施例18
把500μm的陶瓷粉末在V型混料机中混合，将空隙3上的定心胶套5取出，用工具把混合好的不锈钢粉末装填入成型模具的空隙3中，然后再将取出的定心胶套5塞回原处堵住空隙3，装填过程中保持模具振动，振动频率为1 0hz，把装填好粉末的模具放置入等静压机中，压力为300MPa，压制后脱模，将得到的多孔元件取出，放入氢气炉中烧结1400℃，保温4小时。
对比例
采用现有技术制多孔元件：
把150～300μm的不锈钢粉末在V型混料机中混合，再用粉末轧机轧制成5mm厚多孔板，真空烧结后，把多孔不锈钢板按照尺寸切割成3片扇形，卷成120°，三瓣用氩弧焊拼焊成锥管。最后得到焊接多孔锥管大口直径D＝315mm，锥管高度h＝450mm，锥管角度δ＝12°，锥管厚度5mm。
将上述采用现有技术制得的锥形多孔元件与采用本实用新型的成型模具并且按照本实用新型方法成型的锥形多孔元件的性能进行对比，见表1：
表1本实用新型制得的多孔元件与现有技术制得的多孔元件的性能对比
| 材质 | 粉末粒度 | 相对透气 | 抗外压强度 | |
| 现有技术 | 不锈钢 | 150～300μm | 90m3/m2.hKPa | 1.8MPa |
| 实施例1～3 | 不锈钢 | 150～300μm | 120m3/m2.hKPa | 5.5MPa |
| 实施例4～6 | 钛 | 50～100μm | 97m3/m2.hKPa | 2.5 |
| 实施例7～9 | TC4 | 100～200μm | 98m3/m2.hKPa | 6MPa |
| 实施例10～12 | 镍 | 300～500μm | 217m3/m2.hKPa | 5MPa |
| 实施例13～15 | 蒙乃尔 | 100～300μm | 98m3/m2.hKPa | 5.5MPa |
| 实施例16～18 | 陶瓷 | 50～500μm | 132m3/m2.hKP | 5.2MPa |
由此可以看出，采用本实用新型成型模具及方法制得的锥形多孔元件，其透气性能以及抗外压强度都要比现有轧制成厚多孔板、烧结、拼焊成锥形多孔元件的好，验证了本实用新型的效果。
Claims (6)
1.一种大型烧结多孔锥管的整体成型模具，其特征在于，包括表面带有小孔(6)的圆锥台形的钢套(1)，紧贴钢套(1)的内表面设置一层圆锥台形的胶套(2)，胶套(2)内层设置有圆锥台形的芯模(4)，所述的芯模(4)与胶套(2)之间留有空间，该空间内的上下两端分别设置有定心胶套(5)，两个定心胶套(5)之间留有空隙(3)，所述的钢套(1)、胶套(2)和芯模(4)的锥角相同。
2.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述的钢套(1)、胶套(2)和芯模(4)的锥角β为5～30°。
3.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述的定心胶套(5)为耐油橡胶，两端共设置3～8组。
4.根据权利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述芯模(4)材质为碳钢，粗糙度要求为0.8～3.2。
5.根据权利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述钢套(1)材质为碳钢，粗糙度要求为1.6～6.4。
6.根据权利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述胶套(2)材质为耐油橡胶，邵氏硬度要求为60～90HA。
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| CN101559491B (zh) * | 2009-05-25 | 2011-04-20 | 西安宝德粉末冶金有限责任公司 | 一种大型烧结多孔锥管的整体成型模具及均向成型方法 |
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