[發明專利]大氣環境下硬質材料實現可控間隙連接的方法和該方法使用的模具

有效

• 申請號: 201310071404.5
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103133465A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 計紅軍;李明雨;程曉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: F16B5/00
• 分類號: F16B5/00;F16B5/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科;孫偉

1.一種模具，所述模具能夠使硬質材料在大氣環境下實現可控間隙的隨模加熱及冷卻連接，其包括模具底板（1）、豎立擋板（2）、緊壓件（7）、配合螺母件（8），其特征在于：所述四周豎立擋板（2）連接于模具底板（1）上，所述緊壓件（7）與豎立擋板（2）連接，配合螺母件（8）調節所述緊壓件（7）的壓力大小。?

2.根據權利要求1所述的模具，其特征在于：所述模具還包括間隙控件（3），所述間隙控件（3）緊貼于豎立擋板（2）內壁。?

3.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：還包括被連接工件（11），所述模具底板（1）和四周豎立擋板（2）通過模具底板（1）上的限位槽緊密配合；所述緊壓件（7）與豎立擋板（2）通過豎立擋板（2）上的螺栓、螺柱或銷連接；所述緊壓件（7）對稱分布在被連接工件（11）邊緣；所述被連接工件（11）為基材一（4）、基材二（6），將基材一（4）置于下層、基材二（6）置于上層與中間層（5）在中間組裝成“三明治”結構。?

4.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：所述模具底板（1）形狀為方形、圓形或者不規則的多邊形；所述豎立擋板（2）為分立的單獨件或整體件，所述整體件為方形環套、圓環形或任意多邊形環套；所述間隙控件（3）的形狀為塊狀或環狀；所述緊壓件（7）的形狀為條狀或弓狀。?

5.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：所述模具的厚度在3-10mm之間。?

6.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：還包括壓力傳感器和溫度傳感器，以此來實時監測接頭中的連接壓力和接頭中的連接溫度。?

7.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：所述模具的材料為碳素鋼、不銹鋼或合金鋼中的一種或幾種；所述硬質材料為陶瓷、玻璃、金屬化合物或礦物材料中的一種或幾種。?

8.根據權利要求1或2所述的模具，其特征在于：所述基材一（4）為陶瓷、玻璃或金屬化合物，基材二（6）為陶瓷、玻璃或其他金屬化合物；或者所述基材一（4）為陶瓷、玻璃或金屬化合物，基材二（6）為其他金屬化合物；或者所述基材一（4）為金屬化合物，基材二（6）為陶瓷、?玻璃或其他金屬化合物。?

9.一種大氣環境下硬質材料實現可控間隙的隨模加熱及冷卻連接的方法，被連接硬質材料為陶瓷、玻璃、金屬化合物或礦物材料，其特征在于：包括如下步驟：?

I、模具配件選擇：根據連接工件尺寸及外觀形狀，用與之相配的模具底板1和四周豎立擋板，兩者通過底板上的限位槽、螺栓、螺柱或者銷緊密配合；?

II、間隙控制配件選擇：間隙控件的物理形狀根據被連接工件形狀而定；?

III、連接接頭組裝：被連接工件選自相同或不同的硬質材料，分為基材一、基材二，將基材一、二與中間層按照“三明治”結構裝配進入到步驟I、II組裝的模具中；?

IV、預壓力施加：選用與模具及被連接工件尺寸相匹配緊壓件，通過豎立擋板的定位螺栓、螺柱或者銷限位，配合螺母件來控制調節該緊壓件對被連接工件的壓力；?

V、隨模加熱：采用快速的加熱方式，用加熱設備對I～IV步驟組裝的模具及工件裝配進行整體加熱，熱量通過組裝模具向被連接工件傳遞；?

VI、當整體加熱溫度上升到工藝設定值700～1000℃時，并在此恒定溫度下恒溫保持預定時間0～600s；再根據工藝設定引入一定頻率10～40kHz的機械振動，其功率、振幅及作用時間根據具體的工況條件決定；?

VII、隨模冷卻：當振動結束，在保持預壓力0～5MPa條件下停止加熱，連接工件隨模冷卻到150±20℃時，采用強制冷卻措施來縮短后續的冷卻過程，加快生產效率。?

10.根據權利要求9所述的連接方法，其特征在于：所述加熱設備為微波、電磁或電阻加熱設備；所述的機械振動為超聲波振動。?