用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模具，尤其是一種用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的高效利用越來越收到國家的重視，固體氧化物燃料電池(SOFC)，由于發(fā)電效率高，可以直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不受卡諾循環(huán)限制，理論效率可達(dá)80%，可以使用氫氣、甲烷、天然氣等多種燃料，低噪聲、低排放，可以在居民區(qū)、礦山、醫(yī)院等小區(qū)域以及軍艦及移動(dòng)目標(biāo)上供電，在未來具有極大發(fā)展前景，而一端封閉的釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷管是SOFC的一種核心元件，大批量穩(wěn)定性生產(chǎn)一端封閉的釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷管，具有重要意義；
[0003]一端封閉的陶瓷管在其它領(lǐng)域也具有越來越多的應(yīng)用，如高溫測(cè)溫、高溫氣體分離裝置，冶金或金屬提純加熱、腐蝕性氣體或液體接觸式加熱裝置，水過濾凈化裝置等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用，無論是制備一端封閉的多孔陶瓷過濾管，高致密的用于測(cè)溫的熱電偶保護(hù)管，加熱的熱輻射管，制備這種一端封閉的陶瓷管，均要求燒結(jié)后每個(gè)部位，密度、機(jī)械強(qiáng)度，厚度，直線度均勻。
[0004]—端封閉的陶瓷管一般可以使用的主要成型工藝有注漿成型、熱壓鑄成型，等靜壓成型，擠壓成型。注漿成型工藝很成熟，注漿成型要求漿料一定要高固低黏，同時(shí)在注漿時(shí)注漿人員的技術(shù)好壞直接影響到成品質(zhì)量，人為因素影響大，而且注漿成型一般工藝繁瑣，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，目前批量使用一端封閉的陶瓷管大多使用這種工藝，如反應(yīng)燒結(jié)和重結(jié)晶燒結(jié)熱電偶保護(hù)管，由于石膏模由外向內(nèi)吸收漿料中的水分，坯體會(huì)出現(xiàn)密度梯度，結(jié)構(gòu)均勻性不好；熱壓鑄成型和等靜壓成型適用于大尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)，而且生產(chǎn)設(shè)備投資大，生產(chǎn)效率低；擠壓成型一端封閉的陶瓷管，由于可以生產(chǎn)一系列尺寸大小，密度均勻，直線度好的管子，在國內(nèi)外很多領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用，但是對(duì)于一端封閉陶瓷管擠出成型模具的相關(guān)技術(shù)介紹很少。
[0005]美國專利CN1283541A報(bào)到，擠壓成型陶瓷管端蓋的方法及模具，端蓋成型模有一本體，本體與擠出成型模具連在一起，在本體內(nèi)設(shè)置一反填料容器，以接納來自端蓋形成腔的陶瓷料，一柱塞深入反填料容器迫使陶瓷泥料從反填料容器經(jīng)過通道返回端蓋形成腔以被壓實(shí)，以使其有均勻的密度，但是模具對(duì)對(duì)前端擠出模具，沒有進(jìn)行描述。
[0006]中國專利CN103739289A報(bào)到了一種擠出成型碳化硅熱電偶保護(hù)管的擠出成型模具，主要有擠出芯、連接件、外模套、封口件組合而成，只是對(duì)模具一個(gè)簡(jiǎn)單概述，沒有具體對(duì)模具結(jié)構(gòu)和如何使用進(jìn)行描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具，安裝在擠出機(jī)的擠出端部位；包括外模、模芯、封頭；所述外模為上下連通的空腔，其內(nèi)安裝模芯，其下端固定在擠出機(jī)的擠出端；所述外模與模芯之間留有空隙形成擠壓通道；所述外模的頂端通過封頭密封。
[0009]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的改進(jìn):所述封頭與外模之間通過壓緊支架固定。
[0010]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述外模從上至下依次為擠壓素坯外壁的定型端、用于壓緊泥料的擠出端、與擠出機(jī)連接的固定端；所述擠壓素坯外壁的定型端為圓柱形，其頂部為環(huán)形凸起，其側(cè)面對(duì)稱設(shè)置有壓緊支架連接螺孔，其內(nèi)為圓柱形；所述擠出端相對(duì)于定型端的圓柱形設(shè)置為圓錐形，其圓錐形頂部與圓柱形底部相互連通；相對(duì)于圓錐形底部設(shè)置相應(yīng)形狀的固定端，所述固定端上設(shè)置有與擠出機(jī)連接螺孔。
[0011]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述中間部分的圓錐形錐度為30-45°。
[0012]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述固定端橫向設(shè)置有與外界空氣連通的通孔。
[0013]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述通孔數(shù)量為三個(gè)，其三個(gè)均勻分布于固定端。
[0014]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述模芯相對(duì)于外模的定型端、擠出端、固定端設(shè)置有對(duì)應(yīng)形狀；所述模芯內(nèi)從上至下依次設(shè)置有相互連接的球頭、拉桿1、拉桿II ;拉桿II上端中心加工有內(nèi)螺孔，相對(duì)于內(nèi)螺孔在拉桿I下端設(shè)置有外螺紋，通過螺紋固定和調(diào)節(jié)拉桿I與拉桿II的距離；拉桿II下端中心設(shè)置有用于固定繩索的T字形連接孔；所述拉桿II從上至下依次套裝有墊片II1、墊片1、墊片II ;所述墊片I和墊片II之間安裝有彈簧；所述墊片II相對(duì)于模芯下端內(nèi)側(cè)面設(shè)置相應(yīng)的錐度；所述墊片II下端設(shè)置有隔套；所述模芯底端相對(duì)于外模的底端三個(gè)均布的通氣孔設(shè)置有三個(gè)中心孔；所述隔套相對(duì)于模芯的中心孔設(shè)置有對(duì)稱缺口用于穿過繩索；所述隔套下端設(shè)置有墊片IV，墊片IV的頂部設(shè)置有用于定位和穿過繩索的定位孔；所述繩索一端固定在拉桿II連接孔，另外一端依次穿過墊片IV上的定位孔、模芯上一個(gè)中心孔、外模底端的對(duì)應(yīng)通孔；所述模芯的下端通過頂尖帽進(jìn)行螺紋緊固密閉，同時(shí)依次壓緊墊片IV、隔套和墊片II。
[0015]作為對(duì)本發(fā)明所述的用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具的進(jìn)一步改進(jìn):所述封頭內(nèi)為半球型空腔，其下端相對(duì)于外模中上端的環(huán)形凸起加工有對(duì)應(yīng)的凹進(jìn)臺(tái)階；其封頭頂部中心加工有有細(xì)孔，擠壓時(shí)用于排除模具內(nèi)腔中的空氣；所述細(xì)孔直徑為3-5mm ;模具中與泥料接觸的部位全部采用拋光處理，減少泥料通過時(shí)的阻力。
[0016]用于擠壓成型封閉端陶瓷管的方法，使用活塞式擠出機(jī)，剛開始擠出半球型封頭采用點(diǎn)動(dòng)式操作，當(dāng)擠出機(jī)將泥料壓入外模和模芯之間的通道前，柔性繩索的另一端配重砝碼，自動(dòng)拉緊繩索，從而壓緊模芯頂端的球頭，密封住模芯支架頂端的空腔部位，泥料進(jìn)入模具前端的垂直定型段，然后進(jìn)入模芯和封頭的連接的半球型空腔，泥料進(jìn)入半球型的封頭端壓緊致密后，多余的泥料通過封頭頂端的小孔擠出，停止擠壓停滯5s后，移掉封頭，然后松開繩索另一端的配重砝碼，繩索松開，彈簧將拉桿彈出，從而將球頭向外彈出一定的間隙，外界空氣通過外模、模芯下端相連接的通氣孔進(jìn)入模芯內(nèi)部，再通過彈出球頭與模芯之間的空隙進(jìn)入管子內(nèi)部，保證管子內(nèi)外壓力一致，繼續(xù)擠壓保證擠出的盲管不受外界空氣壓力而變形。
[0017]本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且使用方便，效果好。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]圖1是本發(fā)明整套模具組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1中的模芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是圖1中的本發(fā)明模芯組裝結(jié)構(gòu)示意圖(仰視圖和剖視圖)；
[0022]圖4是圖1中的外模結(jié)構(gòu)示意圖(仰視圖和剖視圖)；
[0023]圖5是是圖1中的封頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是是圖1中的壓緊支架結(jié)構(gòu)示意圖(三視圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1、圖1?圖6給出了一種用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具及方法。其用于擠壓成型封閉端陶瓷管的模具包括安裝在擠出機(jī)的擠出端部位的外模5、模芯4和封頭3 (外模5內(nèi)設(shè)置模芯4，并由封頭3封閉)。
[0026]其中，外模5如圖4所示，由一整塊鋼件機(jī)加工而成上、下不封的空腔，根據(jù)其結(jié)構(gòu)造型分為上、中、下三部分；其上端部分為圓柱形，其頂部加工有環(huán)形凸起，該環(huán)形凸起用于定位封頭3，其側(cè)面對(duì)稱加工有壓緊支架連接的螺孔，通過該螺孔設(shè)置壓緊支架2，并通過壓緊支架2固定封頭3。而其中間部分相對(duì)于上端的圓柱形加工成圓錐形，一般錐度為30-45°，其下端部分用于連接擠出機(jī)的固定端，該固定端上加工有六個(gè)均勻分布的縱向通孔，用于連接擠出機(jī)，擠出端上加工有4X4mm的圓形槽，用于裝O型橡膠密封圈，在固定端上加工有三個(gè)橫向?qū)ΨQ的通氣孔，該通氣孔主要與模芯4上三個(gè)對(duì)稱的中心孔相通，在擠壓管材時(shí)，這些通氣孔主要向模芯4內(nèi)部輸送空氣，以保證模芯4內(nèi)外壓力一致，同時(shí)用于穿過繩索15。
[0027]在外模5內(nèi)安裝模芯4，其如圖2所示，該模芯4相對(duì)于外模5內(nèi)側(cè)面進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，加工成上端為圓柱形下端為圓錐形，模芯4上端的垂直段與外模5上端內(nèi)側(cè)面垂直段用于擠出泥料的定型，控制擠出素坯管的內(nèi)外徑尺寸。如圖3所示，模芯4的上端加工成垂直方向?yàn)?0°的錐度，用于安裝和定位球頭6，該球頭6下端中心位置加工有3mm深的內(nèi)螺孔，用于連接拉桿I 7，通過拉桿I 7連接，與模芯頂部30°的錐面相吻合，整體加工拋光后，形成一個(gè)光滑的半球型，球頭6通過拉桿I 7拉緊定位，從而對(duì)模芯上端面進(jìn)行密封；模芯4內(nèi)從上至下依次安裝有相互連接的拉桿I 7，拉桿I 7加工外螺紋，拉桿II 9，拉桿II 9上端3/5處加工有外螺紋，上端中心位置加工有內(nèi)螺孔，用于連接拉桿I 7 ;拉桿II 9上從上至下依次套裝有墊片III 8、墊片I 10和墊片II 11，墊片III 8和墊片I 10內(nèi)孔刻有螺紋，與拉9上外螺紋相吻合，通過螺紋固定墊片III 8的位置，從而固定球頭6彈出的距離，墊片III 8和墊片I 10在拉桿II 9上的位置固定好后，將墊片II 11裝入模芯4內(nèi)側(cè)，墊片II 11外圓加工成與模芯4內(nèi)側(cè)面相吻合的錐度，用于固定墊片II 11 (該墊片II 11通過頂尖帽14推緊，而通過與模芯4內(nèi)側(cè)面相吻合的錐度可以實(shí)現(xiàn)固定)，該墊片II 11與