[發明專利]一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具及砌塊制備方法

有效

• 申請號: 202011557071.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112757450B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉月妙;曹勝飛;王鵬;高玉峰;佟強;張奇
• 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

1.一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：包括凸模座、凹模、凸模襯板、底板、卸料架、支撐架、脫模倉，凹模為一個整體圓環形，模具內側上端口設計成倒角方式且有導向，方便凸模合模，為保障砌塊樣品在脫模過程的完整性，凹模底部設計成微小的喇叭口形式；凸模座為工字型，其底部連接有凸模襯板，凸模座與凸模襯板構成一個整體凸模；底板位于凹模內的底部，外徑尺寸比凹模內徑小0.1～0.2mm，且底板頂部設計成與凹模喇叭口對應的錐型斜面結構，方便凹模與其合模；卸料架設計成工字型結構，高度與凹模高度匹配，且凹模可鑲嵌在卸料架內，其頂部帶有壓板，固定后可防止凹模向上移動；卸料架的底部正中央鑲嵌有與底板匹配的凹槽，卸料架的左右兩側框架立桿預留支撐架水平移動的圓形孔洞；支撐架設計成工字型結構，且底部帶有滾輪，其水平推桿為可拆卸式，支撐架的推桿可在卸料架框架立桿的預留孔洞內水平移動，方便脫模時使用；脫模倉為圓筒形結構，脫模時放置于卸料架的正中央位置，使其處于凹模下方正中央位置，其內徑比砌塊樣品大5～10mm；所述凸模和凹模合模后，凸模襯板和凹模內壁之間的單邊間隙為0.1mm；所述凹模的設計高度為砌塊樣品高度的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高度大于凹模高度5～10cm。

2.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：所述凹模內徑較壓制的圓形砌塊直徑小1～2mm，頂面設置有吊環孔，方便吊裝。

3.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：所述凸模座上半部的T型外徑尺寸要比凹模內徑大1cm，防止脫模時凸模座從凹模內腔脫落，損壞砌塊樣品。

4.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：所述脫模倉內置與其匹配的高度可調節的氣墊，在脫模時可隨著砌塊樣品的推出而不斷下降；所述氣墊帶有自動溢氣閥，在上覆壓力作用下會不斷溢出內部氣體，實現緩慢壓縮。

5.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：所述凸模座、卸料架、支撐架、脫模倉和壓板的材質為45#鋼，所述凹模、凸模襯板和底板采用4Cr13材料。

6.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，其特征在于：所述凹模內側、凸模襯板和底板與砌塊樣品膨潤土接觸，淬火硬度為HRC55-60，淬硬層不低于5mm；所述底板和凸模座平面度不大于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。

7.根據權利要求1所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具，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。

8.根據權利要求1-7任意一項所述的一種緩沖材料圓形砌塊整體式壓制模具的緩沖材料圓形砌塊制備方法，其特征在于：具體實施步驟如下：

步驟(1)、模具組裝

首先把所有部件清理干凈，將支撐架的可拆卸式水平推桿穿過卸料架的框架立桿的預留圓形孔洞中，完成支撐架和卸料架的嵌套；將卸料架連同支撐架水平放置于可承重地面上；將墊塊放置于卸料架底部中央處的凹槽內；將凹模沿著卸料架中空部位緩慢下放直至底部，使其嵌套在墊塊的外側；將壓板放置于卸料架和凹模的頂部，壓緊凹模防止其向上移動；將凸模座和凸模襯板緊固連接；將凡士林或潤滑油均勻涂抹在凹模的內側和墊塊上，防止砌塊在高壓作用下粘連凹模的內側和墊塊；

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中心位置，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，利用天車吊起卸料架，將圓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；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)、樣品脫模

制備完成后，移除壓板；將凹模吊起，移出墊塊，將氣墊充氣后置于脫模倉內，將脫模倉放置于卸料架的正中央位置，使其處于凹模下方正中央位置；將支撐架推送至凹模下方，使其處于凹模壁厚的中心位置，再調整天車緩慢下放凹模，直至其落在支撐架上方；重新調整壓力機上橫梁的高度，使其空間可容納整個模具；將壓力機載物臺移至壓力機下方后，再向上移動，使之脫離軌道束縛；將壓力機上橫梁向下移動，使其與凸模座頂面距離1-2cm；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，設定目標值為砌塊樣品高度值和墊塊高度值之和；在脫模過程中，砌塊樣品在凹模內緩慢向下移動至脫模倉內，在重力作用下，氣墊自動溢氣，直至砌塊樣品完全脫離凹模；脫模完成后，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；采用天車依次將凸模座和凹模吊出后妥善放置，利用天車將卸料架吊裝至開闊區域，將脫模倉吊出，清理砌塊頂部浮土后采用真空吸盤將砌塊樣品放置在水平板上；

步驟(6)、樣品測量及包裝

對砌塊的頂面和四周部位均拍照記錄，采用游標卡尺或直尺分別測量并記錄圓形砌塊不同直徑方向上的4個長度值R1、R2、R3和R4；再采用高度尺或直尺分別測量并記錄圓形砌塊不同位置處的8個高度值H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7和H8；將保鮮膜和塑料布預先鋪設在專用托盤上，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。