[發明專利]米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具及砌塊制備方法

有效

• 申請號: 202011557069.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112659330B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 曹勝飛;劉月妙;陳偉明;謝敬禮;佟強
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: B28B7/00
• 分類號: B28B7/00;B28B7/38;B28B13/02;B28B3/02;B28B13/06
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 董和煦

1.一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：包括底板、凹模座一、凸模座、凹模內襯、定位擋、凹模座二，凹模座一正視為長方形，俯視為梯形臺結構，凹模座二正視也為長方形，俯視與凹模座一配合；2個凹模座一與2個凹模座二交叉連接，構成方形結構，2個所述凹模座一和2個所述凹模座二通過螺栓緊固連接，凹模內襯安裝在凹模座一和凹模座二的內壁，所述凹模座一、凹模座二、凹模內襯均設計成凸型結構，所述凹模座內側采用傾斜角為8.7°的斜面結構，凹模內襯外側采用傾斜角為8.7°的斜面結構與凹模座斜面結構配合，所述凹模座一和凹模座二置于凹模內襯與定位擋的縫隙，凹模座一、凹模座二、凹模內襯構成一個整體凹模；凸模座的底部安裝有凸模襯板，凸模座與凸模襯板構成一個整體凸模，凸模和凹模配合；底板的頂面加工有與定位擋匹配的凹槽，定位擋安裝在凹槽內；凹槽內加工有螺栓孔，壓板放置于定位擋的上面，通過螺栓將其緊固；凹模放置在底板上，通過定位擋限位；所述底板尺寸要匹配凹模座一、凹模座二和定位擋，并預留出相應操作空間。

2.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：凹模組合形成的方形較壓制的方形砌塊單邊長度小1～2mm。

3.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凸模座尺寸較凸模襯板小2～4mm。

4.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凸模和凹模合模后，凸模襯板與凹模內襯之間的單邊間隙為0.1mm。

5.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凹模座一、凹模座二、凹模內襯的設計高度為擬壓制砌塊高度的2倍，再加上1～2cm的導向高度；所述凸模座和凸模襯板的整體設計高度要大于凹模高度5～10cm。

6.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凹模座一、凹模座二、凸模座、定位擋和壓板的材質為45#鋼，所述凹模內襯、凸模襯板和底板采用4Cr13材料。

7.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凹模內襯、凸模襯板和底板與壓制的方形砌塊膨潤土接觸，淬火硬度為HRC55-60，淬硬層不低于5mm。

8.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述底板和凸模平面度不大于0.2mm，凹模與底板之間的配合面與凹模內側壁的垂直度不大于0.2mm。

9.根據權利要求1所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具，其特征在于：所述凸模襯板中間略微凸起，凸模座底部設有與之匹配的凹陷，使之方便對齊平整。

10.根據權利要求1-9任意一項所述的一種米級尺度回填材料大型方形砌塊壓制模具的方形砌塊制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟(1)、模具組裝

首先把所有部件清理干凈，將底板水平放置于可承重地面上；將定位擋放置于底板凹槽內；將吊耳與凹模內襯連接后，在底板的中央位置按照方形形狀順序圍繞拼接成一個方形；將凹模座一和凹模座二沿著定位擋和凹模內襯之間的縫隙順序擺放，再利用螺栓將整個凹模座與凹模內襯鎖緊成型；將壓板放置于定位擋的上面，再利用螺栓將其緊固，壓緊凹模座防止其向上移動；利用螺栓將凸模襯板和凸模座緊固連接；將凡士林或潤滑油均勻涂抹在凹模內襯和底板上，防止砌塊在高壓作用下粘連底板，至此模具組裝步驟基本完成；

步驟(2)、原料準備

壓制之前，按照土工試驗方法標準測定原料桶內不同位置處的含水率，取樣點應具有代表性且不應少于3處，取各測值的平均值作為膨潤土原料的當前含水率；根據預壓樣品的干密度、尺寸和含水量，計算并稱量相應質量的膨潤土原料；將原料分層均勻填入模具內，每填入5～10cm，均采用中空圓棒搗實，再用平板刮平表面，最后將模具內壁粘黏的浮土清理干凈，以方便合模；

步驟(3)、壓制準備

吊起凸模座，觀察凸模座是否水平，如不水平，需要找平后再進行合模；將凸模座的底部對準凹模內襯空間，緩慢下落，下落速度設置為0.2～0.5mm/s，在出現原料揚起時，降低下落速度；在凸模座下落卡頓時，調整天車使其微微向上吊起，至自動或手動找平后再緩慢下落直至底部與原料完成接觸，完成合模；啟動壓力機，將壓力機上橫梁向上移動，保證壓力機上橫梁和壓力機載物臺之間空間可完全容納模具整體高度；將壓力機載物臺移出壓力機下方，利用天車吊起底板吊耳，將方形模具整體吊裝至壓力機載物臺的正中央；將壓力機載物臺移動至壓力機下方，使模具、壓力機上橫梁和壓力機載物臺的中心點在同一條垂直線上；將壓力機載物臺向上移動，使之脫離軌道束縛；再將壓力機上橫梁向下移動，使其與凸模座的頂面距離3～5mm；

步驟(4)、機械壓制

在預壓緊階段，將壓力機設置成位移控制模式，以1～2mm/min的速率向上移動壓力機載物臺，設定目標值為壓力50～100kN；此步的主要目的是將凸模座頂面與壓力機上橫梁對齊找平，保證砌塊樣品頂面平整度；在恒定速率加載階段，將壓力機設置成位移控制模式，以5～10mm/min的速率向上移動壓力機載物臺，設定目標值為預壓樣品高度；在持荷階段，將壓力機設置成保持位移值不變，持荷20～30min；在卸荷階段，將壓力機設置成位移控制模式，以1～2mm/min的速率向下移動壓力機載物臺，設置目標值為試驗力為0；試驗力至零后，將壓制數據保存到電腦上，將壓力機載物臺以最快速率下降至最底部，然后移出壓力機載物臺；

步驟(5)、模具拆卸

制備完成后，將方形模具吊裝至開闊區域，移除壓板；按對角順序，先一環一環的松動凹模座之間下部緊固的螺栓，再松動上部緊固的螺栓，但不能完全讓其脫離；所有螺栓松動后，將吊環與凹模座連接，用天車吊起凹模座的吊耳，天車車鉤需要基本在方形模具中心位置，防止起吊時凹模座側偏，損壞砌塊表面，將凹模座整體吊出后妥善放置；吊裝凹模內襯時，要使其偏向外側起升，防止起吊時凹模內襯側偏，碰撞砌塊樣品；所有凹模內襯吊裝完成后，吊起凸模座，防止起吊時凸模座側偏，磕碰壓實樣品，至此砌塊樣品就留在底板中央；

步驟(6)、樣品測量及包裝

清理砌塊頂部和底板上的浮土后，對砌塊的頂面和四個側面均拍照記錄，采用游標卡尺或直尺分別測量并記錄方形砌塊不同側面方向上的14個長度值R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14；再采用高度尺或直尺分別測量并記錄方形砌塊不同位置處的8個高度值H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7和H8；將保鮮膜和塑料布鋪設在專用托盤上，放置在相應適宜的天平上，進行清零操作；再采用真空吸盤裝置將砌塊吸起，放置在專用托盤的中央位置，稱量并記錄其質量；質量測試完畢后，將托盤連同砌塊樣品整體搬運至指定位置，再用保鮮膜和塑料布完全密封包裹在砌塊四周和頂面，外面再用膠帶將其纏繞包嚴，使之與外界空氣隔絕；最后對所有部件進行徹底清理，并涂抹防銹劑，方便后續組裝使用。