[發明專利]一種石墨-低溫合金-鋼耦合傳熱模式的高溫模具

在審

• 申請號: 202010114258.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111151743A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 高科;王金龍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B22F3/00
• 分類號: B22F3/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

本發明公開了一種石墨?低溫合金?鋼耦合傳熱模式的高溫模具，屬于模具制作領域，該模具包括零件制作系統和保溫系統，零件制作系統包括石墨模具、低熔點合金、鋼模套及底模，低熔點合金填充在石墨模具和鋼模套之間的環空間隙內；低熔點合金包裹石墨模具的外表面，使其隔絕氧氣提高石墨模具的高溫抗氧化性，降低石墨模具的氧化速度，增加了石墨模具的使用壽命；加熱后液態的低熔點合金為鋼模套和石墨模具膨脹和變形提供了可變空間，冷卻收縮過程在低熔點合金凝固前也如加熱過程一樣。保溫系統套裝在零件制作系統的外部，對零件制作系統進行保溫，降低熱量的損失，提高能量利用率，降低用電消耗，降低零件加工成本。

技術領域

本發明屬于模具制作領域，具體涉及一種石墨-低溫合金-鋼耦合傳熱模式的高溫模具。

背景技術

隨著現代工業技術的發展，模具在機件加工中有著不可替代的作用，尤其在各種加工成型技術中，如：熱壓成型、壓鑄成型、擠壓成型等都需要模具的輔助成型。石墨因為其良好的導電、導熱、自潤及較高的機械強度在工業中廣泛應用，已經成為了特殊工業材料。但是石墨在高溫的情況下極易氧化，從450℃開始氧化，750℃氧化加劇，氧化腐蝕極具加快。制作金剛石鉆頭燒結溫度在950℃-1100℃之間，所以制作鉆頭的石墨模具極易氧化，石墨模具在氧化后各方面的機械性能都減弱，且壽命大大降低。

目前，通過提高石墨模具抗氧化能力來提高其壽命，在業界被廣泛研究。如：張佳奎等提出通過改變石墨的含量以及加入其他元素以提高其抗氧化能力。所述的模具材料含量以重量百分含量計，所述模具材料包括瀝青15-25％、氮化硅3-5％、氮化鈦0.3-0.8％、釔0.1-0.5％、鉺0.1-0.5％；余量為石墨。將其在混捏機中混捏，最后再成型，此種方法是通過改變原有石墨結構進而提高其抗氧化性。此外還有一種通過物理方法增加石墨使用壽命，一種長壽命空心石墨模具，包括底座、外膜、內膜，內膜套接在外膜內部，且內膜和外膜的下方均連接與一體成型的底座上方，內膜與外膜上方均安裝蓋板，外膜外側分別包裹有第一、第二防護板，第一、第二防護板均固定連接有防護裝置，防護裝置有套桿、套筒以及彈簧等。其模具主要分為內膜和外膜，內膜外側及外膜內側鍍有碳化硅薄膜，利用碳化硅薄膜的抗高溫耐氧化的性能增加模具的使用壽命。

上述兩種方法的實質是高溫下阻斷石墨材料與空氣中氧氣的接觸，分別采用了復雜的制作工藝，且制作成本也相對較高。為此，如何采用簡單的制作工藝實現石墨模具在高溫下與氧氣的隔離，是亟需解決的問題。

發明內容

針對石墨模具高溫下易氧化，壽命短的問題，本發明的目的是提供一種石墨-低溫合金-鋼耦合傳熱模式的高溫模具，阻斷石墨外徑表面與空氣中氧氣的接觸，降低了石墨模具外表面石墨層的氧化速度，甚至不發生石墨層的脫落，使石墨模具能夠循環利用，降低模具的生產成本。

本發明為實現上述目的采用的技術方案是：一種石墨-低溫合金-鋼耦合傳熱模式的高溫模具，其特征在于，包括：零件制作系統和保溫系統，零件制作系統包括石墨模具、低熔點合金、鋼模套及底模，石墨模具設置在鋼模套的內部并與其同軸，石墨模具的外壁與鋼模套的內壁之間具有環空間隙，且石墨模具的外壁上部和鋼模套的內壁上部均為從下到上逐漸向外傾斜的傾斜面，形成上寬下窄的燕尾槽型容納空間；其中鋼模套的內壁下部沿徑向向內凸出形成環形凸起，石墨模具外壁下部為階梯形結構，且階梯形結構的階梯面抵靠在環形凸起上；底模的內壁與石墨模具外壁下部螺紋連接，底模的外壁與鋼模套的環形凸起螺紋連接，在底模上設置有底模擰卸孔；低熔點合金填充在石墨模具和鋼模套之間的環空間隙內；保溫系統套裝在零件制作系統的外部，保溫系統包括耐高溫保溫蓋、耐高溫保溫套及耐高溫保溫墊板，耐高溫保溫套為上下兩端敞口的中空結構，耐高溫保溫套的側壁上開設有紅外線測溫孔，紅外線測溫孔為貫穿孔，耐高溫保溫套的上部敞口處可拆卸地設置有耐高溫保溫蓋，耐高溫保溫套的下部敞口處可拆卸地設置有耐高溫保溫墊板，耐高溫保溫蓋和耐高溫保溫墊板均與耐高溫保溫套密封連接。

進一步，所述傾斜面的傾斜角為30⁰-60⁰，高度為3mm-30mm。