[發(fā)明專利]米級(jí)尺度緩沖材料環(huán)形砌塊壓制模具及砌塊制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011557098.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN112757451B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉月妙;曹勝飛;高玉峰;馬利科;李冬偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號(hào): B28B7/00
• 分類號(hào): B28B7/00;B28B7/38;B28B13/02;B28B3/02;B28B13/06
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 董和煦

1.一種米級(jí)尺度緩沖材料環(huán)形砌塊壓制模具的砌塊制備方法，其中，一種米級(jí)尺度緩沖材料環(huán)形砌塊壓制模具，包括底板、凹模內(nèi)襯、凹模座、凸模座、定位擋、壓板、芯柱、芯柱內(nèi)襯、凸模襯板、芯柱凹槽，凹模座為半圓形，兩個(gè)凹模座構(gòu)成圓形凹模；凹模內(nèi)襯為120°的扇形，3個(gè)凹模內(nèi)襯構(gòu)成圓形內(nèi)襯布置在凹模座的內(nèi)壁上；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(nèi)；凹槽內(nèi)加工有螺栓孔，壓板放置于定位擋的上面，通過(guò)螺栓將其緊固；凹模放置在底板上，通過(guò)定位擋限位；底板在正中間位置設(shè)置有芯柱凹槽，芯柱為倒圓錐形，底部平臺(tái)下表面設(shè)有限位臺(tái)階，限位臺(tái)階與芯柱凹槽配合對(duì)芯柱進(jìn)行限位；芯柱內(nèi)襯為120°的扇形，3個(gè)芯柱內(nèi)襯包裹在芯柱外壁，3個(gè)芯柱內(nèi)襯圍成一個(gè)圓柱形整體；凸模襯板固定安裝在凸模座上，構(gòu)成凸模；凸模、凹模和芯柱及芯柱內(nèi)襯合模后，凸模襯板與凹模內(nèi)襯的間隙和凸模襯板與芯柱內(nèi)襯的間隙均為0.1mm；

所述凹模組合形成的圓形直徑較壓制的環(huán)形砌塊外徑小1～2mm；

所述3個(gè)芯柱內(nèi)襯組合后的直徑較壓制成的環(huán)形砌塊內(nèi)徑大1～2mm；

所述凹模座和凹模內(nèi)襯的設(shè)計(jì)高度為擬壓制砌塊高度的2倍，再加上1～2cm的導(dǎo)向高度；所述芯柱內(nèi)襯的高度與凹模高度一致；所述凸模座和凸模襯板的整體設(shè)計(jì)高度要大于凹模高度5～10cm；

所述凹模座、凸模座、定位擋、壓板和芯柱的材質(zhì)為45#鋼，所述凹模內(nèi)襯、凸模襯板、芯柱內(nèi)襯和底板采用4Cr13材料；

所述凹模內(nèi)襯、凸模襯板、芯柱內(nèi)襯和底板與壓制的環(huán)形砌塊膨潤(rùn)土接觸，淬火硬度為HRC55-60，淬硬層不低于5mm；

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(nèi)側(cè)壁的垂直度不大于0.2mm；

所述凹模內(nèi)襯頂部均設(shè)置吊環(huán)孔，便于吊裝；凹模座內(nèi)側(cè)采用傾斜角為8.7°的斜面結(jié)構(gòu)，凹模內(nèi)襯外側(cè)采用傾斜角為8.7°的斜面結(jié)構(gòu)與凹模座斜面結(jié)構(gòu)配合以方便吊裝和拆卸；

所述芯柱外側(cè)采用傾斜角為8.7°的斜面結(jié)構(gòu)，芯柱內(nèi)襯的內(nèi)側(cè)采用傾斜角為8.7°的斜面結(jié)構(gòu)與芯柱斜面結(jié)構(gòu)配合，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的凹槽內(nèi)；將三個(gè)凹模內(nèi)襯按圓形形狀在底板的中央位置組合成一個(gè)圓形；將2個(gè)凹模座沿著定位擋和凹模內(nèi)襯緩慢下放至底板上，使之嵌套在凹模內(nèi)襯組成的圓形外側(cè)，再利用螺栓將整個(gè)凹模緊固成型；將壓板放置于定位擋的上面緊固，壓緊凹模座防止其向上移動(dòng)；將吊環(huán)與芯柱連接，將芯柱對(duì)齊底板中央的芯柱凹槽內(nèi)緩慢下放；將吊環(huán)與3個(gè)芯柱內(nèi)襯連接，分別吊裝至芯柱的四周，采用圓形箍套將其鎖緊在芯柱周圍；將凸模襯板固定安裝在凸模座上，構(gòu)成凸模；將凡士林或潤(rùn)滑油均勻涂抹在凹模內(nèi)襯、芯柱內(nèi)襯和底板上以及芯柱內(nèi)襯的接縫位置，防止砌塊在高壓作用下粘連底板；

步驟(2)、原料準(zhǔn)備

壓制之前，按照土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定原料桶內(nèi)不同位置處的含水率，取樣點(diǎn)應(yīng)具有代表性且不應(yīng)少于3處，取各測(cè)值的平均值作為膨潤(rùn)土原料的當(dāng)前含水率；根據(jù)預(yù)壓樣品的干密度、尺寸和含水量，計(jì)算并稱量相應(yīng)質(zhì)量的膨潤(rùn)土原料；將原料分層均勻填入模具內(nèi)，每填入5～10cm，均采用中空?qǐng)A棒搗實(shí)，再用平板刮平表面，最后將模具內(nèi)壁粘黏的浮土清理干凈，以方便合模；

步驟(3)、壓制準(zhǔn)備

觀察凸模是否水平，如不水平，需要找平后再進(jìn)行合模；將凸模的底部對(duì)準(zhǔn)凹模內(nèi)襯和芯柱內(nèi)襯之間的空間，緩慢下落，下落速度設(shè)置為0.2～0.5mm/s，在出現(xiàn)原料揚(yáng)起時(shí)，降低下落速度；在凸模下落卡頓時(shí)，調(diào)整天車使其微微向上吊起，至自動(dòng)或手動(dòng)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(dòng)壓力機(jī)，將壓力機(jī)上橫梁向上移動(dòng)，保證壓力機(jī)上橫梁和壓力機(jī)載物臺(tái)之間空間可完全容納模具整體高度；將壓力機(jī)載物臺(tái)移出壓力機(jī)下方，將環(huán)形模具整體吊裝至壓力機(jī)載物臺(tái)的正中央；將壓力機(jī)載物臺(tái)移動(dòng)至壓力機(jī)下方，使模具、壓力機(jī)上橫梁和壓力機(jī)載物臺(tái)的中心點(diǎn)在同一條垂直線上；將壓力機(jī)載物臺(tái)向上移動(dòng)，使之脫離軌道束縛；再將壓力機(jī)上橫梁向下移動(dòng)，使其與凸模的頂面距離3～5mm；

步驟(4)、機(jī)械壓制

在預(yù)壓緊階段，將壓力機(jī)設(shè)置成位移控制模式，以1～2mm/min的速率向上移動(dòng)壓力機(jī)載物臺(tái)，設(shè)定目標(biāo)值為壓力100～200kN；此步的主要目的是將凸模頂面與壓力機(jī)上橫梁對(duì)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(jī)設(shè)置成位移控制模式，以5～10mm/min的速率向上移動(dòng)壓力機(jī)載物臺(tái)，設(shè)定目標(biāo)值為預(yù)壓樣品高度；在持荷階段，將壓力機(jī)設(shè)置成保持位移值不變，持荷20～30min；在卸荷階段，將壓力機(jī)設(shè)置成位移控制模式，以1～2mm/min的速率向下移動(dòng)壓力機(jī)載物臺(tái)，設(shè)置目標(biāo)值為試驗(yàn)力為0；試驗(yàn)力至零后，將壓制數(shù)據(jù)保存到電腦上，將壓力機(jī)載物臺(tái)以最快速率下降至最底部，然后移出壓力機(jī)載物臺(tái)；

步驟(5)、模具拆卸

制備完成后，將環(huán)形模具吊裝至開闊區(qū)域，將芯柱緩慢提升，妥善放置；將芯柱內(nèi)襯緩慢提升后妥善放置；移除壓板；將整個(gè)凹模座吊出后妥善放置；將凸模吊出后妥善放置；將吊耳與所有凹模內(nèi)襯連接后，分別吊裝3個(gè)凹模內(nèi)襯；在吊裝凹模內(nèi)襯時(shí)，要借用工具使其偏向外側(cè)起升，防止起吊時(shí)凹模內(nèi)襯側(cè)偏，碰撞砌塊樣品，所有凹模內(nèi)襯吊裝完成后，至此砌塊樣品就留在底板中央；

步驟(6)、樣品測(cè)量及包裝

清理砌塊頂部和底板上的浮土后，對(duì)砌塊的頂面、四周和內(nèi)側(cè)部位均拍照記錄，采用直尺分別測(cè)量并記錄環(huán)形砌塊不同外徑方向上的4個(gè)長(zhǎng)度值R1、R2、R3和R4，再測(cè)量環(huán)形砌塊內(nèi)徑方向上的4個(gè)長(zhǎng)度值r1、r2、r3和r4；再采用高度尺分別測(cè)量并記錄環(huán)形砌塊不同外徑處的8個(gè)高度值H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7和H8以及不同內(nèi)徑處的8個(gè)高度值h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7和h8；將保鮮膜和塑料布預(yù)先鋪設(shè)在專用托盤上，放置在相應(yīng)適宜的天平上，進(jìn)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(zhì)量；質(zhì)量測(cè)試完畢后，將托盤連同砌塊樣品整體搬運(yùn)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(yán)，使之與外界空氣隔絕；最后對(duì)所有部件進(jìn)行徹底清理，并涂抹防銹劑，方便后續(xù)組裝使用。