專利名稱：：一種大型燒結(jié)多孔錐管的整體成型模具及均向成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于粉末冶牽
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種大型燒結(jié)多孔錐管的整體成型模具.，本發(fā)明還涉及利用該模具進(jìn)行多孔錐管整體成型的方法，具體涉及錐形多孔體的均向成型方法。
背景技術(shù)：
：燒結(jié)多孔材料及其元件是一類具有明顯孔隙特征的金屬材料(孔隙率可達(dá)98%),由于孔隙的存在而呈現(xiàn)出一系列有別于金屬致密材料的特殊功能，廣泛應(yīng)用于冶金機(jī)械、石油化工、能源環(huán)保、國防軍工、核技術(shù)和生物制藥等工業(yè)過程中的過濾分離、流體滲透與分布控制、流態(tài)化、高效燃燒、強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱、阻燃防爆等。目前大型錐體的制造常采用巻壓成型和焊接方法完成，但還沒有整體大型多孔布?xì)忮F體的制造，最初布?xì)庥缅F管燒結(jié)多孔元件通常采用先將原材料粉末軋制成多孔板，然后采用焊接的方法把小塊的多孔板拼接成較大尺寸的錐形，這樣做工序比較多，并且由于沒有一次成型的設(shè)備，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，在現(xiàn)有工藝當(dāng)中燒結(jié)多孔元件時(shí)候需要焊接，但是經(jīng)過焊接以后焊接點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度較低，所以拼焊成的布?xì)庠ǔ４嬖谡w耐壓強(qiáng)度較低的缺陷，而且透氣性能不好。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種大型燒結(jié)多孔錐管整體成型模具，該模具可將成型一次完成，節(jié)省了工序，省時(shí)省力。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述整體成型模具進(jìn)行多孔錐管整體均向成型的方法，該方法制備的多孔錐管強(qiáng)度高、透氣性能好。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種大型燒結(jié)多孔錐管的整體成型模具，包括表面帶有小孔的圓錐臺(tái)形的鋼套，緊貼鋼套的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套，膠套內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模，芯模與膠套之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套，兩個(gè)定心膠套之間留有空隙，鋼套、膠套和芯模的錐角相同。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，利用上述整體成型模具進(jìn)行多孔錐管整體均向成型的方法，該方法采用一種整體成型模具，該模具的結(jié)構(gòu)為包括表面帶有小孔的圓錐臺(tái)形的鋼套，緊貼鋼套的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套，膠套內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模，芯模與膠套之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套，兩個(gè)定心膠套之間留有空隙，鋼套、膠套和芯模的錐角相同，該方法利用上述成型模具，按照以下步驟進(jìn)行首先把粉末在V型混料機(jī)中混合均勻，該粉末為不銹鋼、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金或陶瓷粉末，將上述成型模具空隙上部的定心膠套取出，用工具把混合好的粉末裝填入成型模具的空隙中，然后再將取出的定心膠套塞回原處堵住空隙的端頭，裝填過程中保持成型模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.510Hz，把裝填好粉末的成型模具放a入等靜壓機(jī)中，壓制壓力為100300MPa，壓制后脫模，再將脫模后的毛坯件取出，放入真空或氫氣爐中燒結(jié)1000。C1400。C，保溫14小時(shí)，即成。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的模具可以一次性整體制得錐管多孔元件，省時(shí)省力，并且制得的多孔錐管強(qiáng)度高，透氣性能好。圖1為本發(fā)明大型燒結(jié)多孔錐管整體成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，l.鋼套，2.膠套，3.空隙，4.芯模，5.定心膠套，6.小孔，其中卩為錐角，D為鋼套l底部的最大外徑，H為錐管高。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明大型燒結(jié)多孔錐管的整體成型模具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括表面帶有小孔6的圓錐臺(tái)形的鋼套1，緊貼鋼套1的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套2，膠套2內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模4，芯模4與膠套2之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套5，兩個(gè)定心膠套5之間留有空隙3，鋼套l、膠套2和芯模4的錐角相同。兩個(gè)定心膠套5之間的空隙3用于填充粉末。本發(fā)明成型模具中鋼套l、膠套2和芯模4的錐角(3為530°，錐角(3為鋼套側(cè)面與豎直方向的夾角。鋼套1底部的最大外徑D為500mm，錐管高度H為1200mm，最大抗外壓強(qiáng)度為6MPa。本發(fā)明的成型模具，其定心膠套5為耐油橡膠，總共上下設(shè)置38組，用于將壓制成型的多孔元件分別取出。其芯模4材質(zhì)為碳鋼，粗糙度要求為0.83.2。其鋼套1材質(zhì)為碳鋼，粗糙度要求為1.66.4。其膠套2材質(zhì)為耐油橡膠，邵氏硬度要求為6090HA。本發(fā)明利用該整體成型模具進(jìn)行多孔錐管整體均向成型的方法，按照以下步驟進(jìn)行首先把粉末在V型混料機(jī)中混合均勻，該粉末為不銹鋼、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金或陶瓷粉末，將空隙3上部的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持成型模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.510Hz。把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓制壓力為100300MPa，壓制后脫模，再將得到的多孔元件取出，即完成成型過程。最后放入真空或氫氣爐中燒結(jié)1000°C1400°C，保溫14小時(shí)，完成產(chǎn)品制備。其中不銹鋼粉末粒度為}50~30(Vm，鈦粉末粒度為50100pm，鈦合金粉末粒度為100~20(^m，鎳粉末粒度為300500jiim，鎳合金粉末粒度為100300pm，陶瓷粉末粒度為50500(im。實(shí)施例1把150|im的不銹鋼粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振云力頻率為8hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為180MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)1380°C，保溫4小時(shí)。實(shí)施例2把300|iim的不銹鋼粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa，fe制后脫模，將辯到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)140(TC，保溫3小時(shí)。實(shí)施例3把250pm的不銹鋼粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)IOO(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例4把50|im的鈦粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)IOO(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例5把80(im的鈦粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為200MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)120(TC，保溫2小時(shí)。實(shí)施例6把lOO)im的鈦粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)140(TC，保溫4小時(shí)。實(shí)施例7把100pm的鈦合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出釣定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)IOO(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例8把150pm的鈦合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為—6hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為200MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)130(TC，保溫3小時(shí)。實(shí)施例9把200pm的鈦合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa,壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入真空爐中燒結(jié)140(TC，保溫4小時(shí)。實(shí)施例10把300pm的鎳粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，'放入氫氣爐中燒結(jié)100(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例11把400pm的鎳粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉i裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為2hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，.壓力為200MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)13(XTC，保溫3小時(shí)。實(shí)施例12把500pm的鎳粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)1400°C，保溫4小時(shí)。實(shí)施例13把100pm的鎳合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)140(TC，保溫4小時(shí)。實(shí)施例14.把200|im的鎳合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然啟再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為200MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)1200°C，保溫3小時(shí)。實(shí)施例15把300pm的鎳合金粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)IOO(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例16把5(^m的陶瓷粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套-5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為100MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)IOO(TC，保溫1小時(shí)。實(shí)施例17把250pm的陶瓷粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為5hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為200MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)130(TC，保溫2小時(shí)。實(shí)施例18把500pm的陶瓷粉末在V型混料機(jī)中混合，將空隙3上的定心膠套5取出，用工具把混合好的不銹鋼粉末裝填入成型模具的空隙3中，然后再將取出的定心膠套5塞回原處堵住空隙3，裝填過程中保持模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10hz，把裝填好粉末的模具放置入等靜壓機(jī)中，壓力為300MPa，壓制后脫模，將得到的多孔元件取出，放入氫氣爐中燒結(jié)140(TC，保溫4小時(shí)。對(duì)比例采用現(xiàn)有技術(shù)制多孔元件把150300pm的不銹鋼粉末在V型混料機(jī)中混合，再用粉末軋機(jī)軋制成5mm厚多孔板，真空燒結(jié)后，把多孔不銹鋼板按照尺寸切割成3片扇形，巻成120°，三瓣用氬弧焊拼焊成錐管。最后得到焊接多孔錐管大口直徑D二315mm，錐管高度h=450mm，錐管角度5二12。，錐管厚度5mm。將上述采用現(xiàn)有技術(shù)制得的錐形多孔元件與采用本發(fā)明的成型模具并且按照本發(fā)明方法成型的錐形多孔元件的性能進(jìn)行對(duì)比，見表l:'表1本發(fā)明制得的多孔元件與現(xiàn)有技術(shù)制得的多孔元件的性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由此可以看出，采用本發(fā)明成型模具及方法制得的錐形多孔元件，其透氣性能以及抗外壓強(qiáng)度都要比現(xiàn)有軋制i^厚多孔板、燒結(jié)、拼焊成錐形多孔元件的好，驗(yàn)證了本發(fā)明的效果。權(quán)利要求1.一種大型燒結(jié)多孔錐管的整體成型模具，其特征在于，包括表面帶有小孔(6)的圓錐臺(tái)形的鋼套(1)，緊貼鋼套(1)的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套(2)，膠套(2)內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模(4)，所述的芯模(4)與膠套(2)之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套(5)，兩個(gè)定心膠套(5)之間留有空隙(3)，所述的鋼套(1)、膠套(2)和芯模(4)的錐角相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述的鋼套(1)、膠套(2)和芯模(4)的錐角(3為530。。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型模具，其特征在于，所述的定心膠套(5)為耐油橡膠，兩端共設(shè)置38組。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述芯模(4)材質(zhì)為碳鋼，粗糙度要求為0.83.2。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述鋼套(1)材質(zhì)為碳鋼，粗糙度要求為1.66.4。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的成型模具，其特征在于，所述膠套(2)材質(zhì)為耐油橡膠，邵氏硬度要求為6090HA。7.—種利用權(quán)利要求1所述的成型模具進(jìn)行多孔錐管整體均向成型的方法，其特征在于，該方法采用一種整體成型模具，該模具的結(jié)構(gòu)為包括表面帶有小孔(6)的圓錐臺(tái)形的鋼套(1)，緊貼鋼套(1)的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套(2)，膠套(2)內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模(4)，所述的芯模(4)與膠套(2)之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套(5)，兩個(gè)定心膠套(5)之間留有空隙(3)，所述的鋼套(1)、膠套(2)和芯模(4)的錐角相同，該方法利用上述成型模具，按照以下步驟進(jìn)行首先把粉末在v型混料機(jī)中混合均勻，該粉末為不銹鋼、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金或陶瓷粉末，將上述成型模具空隙(3)上部的定心膠套(5)取出，用工具把混合好的粉末釋填入成型模具的空隙(3)中，然后再將取出的定心膠套(5)塞回原處堵住空隙(3)的端頭，裝填過程中保持成型模具振動(dòng)，振動(dòng)頻率為0.510Hz，把裝填好粉末的成型模具放置入等靜壓機(jī)中，壓制壓力為100300MPa，壓制后脫模，'再將脫模后的毛坯件取出，放入真空或氫氣爐中燒結(jié)1000°C1400°C，保溫14小時(shí)，即成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型方法，其特征在于，所述的不銹鋼粉末粒度為150300um。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型方法，其特征在于，所述鈦合金粉末粒度為l卩0200um。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型方法，其特征在于，所述陶瓷粉末粒度為50500um。全文摘要本發(fā)明公開了一種大型燒結(jié)多孔椎管整體形成模具，包括表面帶有小孔的圓錐臺(tái)形的鋼套，緊貼鋼套的內(nèi)表面設(shè)置一層圓錐臺(tái)形的膠套，膠套內(nèi)層設(shè)置有圓錐臺(tái)形的芯模，芯模與膠套之間留有空間，該空間內(nèi)的上下兩端分別設(shè)置有定心膠套，兩個(gè)定心膠套之間留有空隙，鋼套、膠套和芯模的錐角相同。本發(fā)明還涉及用該成型模具均向成型的方法，把粉末混合均勻，用工具把混合好的粉末裝填入成型模具的空隙中，裝填過程中保持成型模具振動(dòng)，把裝填好粉末的成型模具放置入等靜壓機(jī)中，壓制后脫模，再將脫模后的毛坯件取出，放入真空或氫氣爐中燒結(jié)，即成。采用本發(fā)明的模具可以一次性整體制得錐管多孔元件，并且多孔錐管強(qiáng)度高，透氣性能好。文檔編號(hào)B22F5/12GK101559491SQ20091002269公開日2009年10月21日申請(qǐng)日期2009年5月25日優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日發(fā)明者南海娟,吳引江,濟(jì)周,宮亞紅,楊團(tuán)委,段慶文,琳王,王翠翠,董領(lǐng)峰,暉趙申請(qǐng)人:西安寶德粉末冶金有限責(zé)任公司