[发明专利]一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具及其方法

权利要求书

1.一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：包括上定位套(1)、上膜仁(2)、下膜环体(4)和下膜仁(5)，所述下膜仁(5)上套装有下膜环体(4)，下膜环体(4)包括压圈(41)、底座(43)和多个弹性限位件(42)，所述底座(43)上加工有配合下膜仁(5)的升降孔(10)，下膜仁(5)沿升降孔(10)的高度方向作出上升或下降动作，下膜仁(5)的顶面为下压面，底座(4-3)的上方设置有压圈(41)，底座(43)和压圈(41)之间设置有多个弹性限位件(42)，弹性限位件(42)的调节方向与下膜仁(5)的升降方向同向，压圈(41)的上方配合设置有上膜仁(2)，上膜仁(2)外套装有上定位套(1)，上膜仁(2)的上压面、压圈(41)、底座(4-3)和下膜仁(5)的下压面之间形成有容积可调的型腔(13)。

2.根据权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：压圈(41)与升降孔(10)同轴设置，升降孔(10)的内径与压圈(41)的内孔内径相等。

3.根据权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：上膜仁(2)的上压面与压圈(41)的顶面之间形成有通气缝隙(12)。

4.根据权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：上膜仁(2)和下膜仁(5)均为圆柱体。

5.根据权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：每个弹性限位件(42)包括弹簧，弹簧的两端分别压圈(41)和底座(43)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：每个弹性限位件(42)还包括伸缩杆，伸缩杆设置在弹簧内，伸缩杆的上端与压圈(41)的下端面相连接，伸缩杆的下端为悬空端。

7.根据权利要求1或4所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：下膜仁(5)的底部加工有安装孔(14)，安装孔(14)的孔深方向与下膜仁(5)的轴向方向同向，下膜仁(5)的外侧壁上加工有安装孔(14)相连通的多个下定位孔(15)，每个下定位孔(15)内对应设置有一个贯穿螺栓(16)，底座(43)的外壁上加工有多个第一连接孔(17)。

8.根据权利要求7所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：底座(43)的外壁上设置有拨料机构(6)，拨料机构(6)包括支撑座体(61)、插销(62)和拨杆(63)，所述支撑座体(61)与底座(43)的外壁可拆卸连接，底座(43)上铰接有插销(62)，插销(62)的顶部加工有插孔(64)，插孔(64)内插设有拨杆(63)。

9.根据权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具，其特征在于：上定位套(1)的顶部外壁上加工有多个上定位孔(18)，上定位套(1)的外壁上还加工有与上膜仁(2)可拆卸连接的多个上定位孔(19)，每个上定位孔(19)内对应设置有一个沉头螺栓(20)。

10.利用权利要求1所述的一种双动力压力式大尺寸陶瓷靶材成型模具形成的方法，其特征在于：所述方法的操作步骤为：

粉末充填步骤：将下膜环体(4)通过第一连接孔(17)设置在升降机构的两内壁上，将下模仁(5)通过安装孔(14)与升降机构相连接，同时通过下定位孔(15)与贯穿螺栓(16)相配合实现对下模仁(5)与升降机构的进一步定位过程；定位完毕后，启动升降机构，升降机构同时驱动下膜环体(4)和下模仁(5)进行下降动作，下膜环体(4)下降的同时与上定位套(1)分离，从而使多个弹性限位件(42)伸长，下模仁(5)的下压面和压圈(41)之间形成有模槽，利用粉末添加工具在压圈(41)的顶面上添加待铸粉末(21)到模槽中，确保待铸粉末(21)均匀布满在模槽内，待铸粉末(21)的厚度与模槽的槽深相配合；

合模步骤：粉末添加完毕后，操作升降机构使下模仁(5)和下膜环体(4)同时上升，上升速率为4mm/s，直至压圈(41)与上定位套(1)下端面相接触后再进行驱动上升动作直至压圈(41)的下端面与底座(43)的上端面相贴紧，此时弹性限位件(42)被压缩在压圈(41)和底座(43)之间，从而形成待铸粉末(21)全部置于容积可调的型腔(13)中，再确保下膜环体(4)静止不动，控制升降机构将下模仁(5)继续上升，上升速率为1mm/s，保证下模仁(5)在上升过程中待铸粉末(21)始终能够在模腔内处于均匀分布状态，直至下模仁(5)的上端面与底座(43)的上端面处于同一平面上时停止；

压缩步骤：驱动下模仁(5)上升使待铸粉末(21)接触到上模仁(2)的下端面时，给予待铸粉末(21)2～5Mpa的预紧力，使待铸粉末(21)中颗粒之间的间隔变小，实现颗粒间初步接触，提升靶材成型质量；下模仁(5)继续上升待铸粉末(21)处于压缩状态，保持该压缩状态的时间为4～12min，从而确保压缩成型完整性，当处于压缩时间内时，同时还要确保下模仁(5)给待铸粉末(21)每平方厘米的压力值范围为10～50Mpa，当压力值范围在10～50MPa内时，待铸粉末(21)的相对密度和成形压力之间处于正相关关系，直至确保成型靶材的致密度达到47.5％时，即表明完成压缩成型操作；

脱模步骤：待铸粉末(21)压铸成型至成型靶材后，控制升降机构将下膜环体(4)和下模仁(5)同时下降，直至弹性限位件(42)处于自然长度状态，压圈(41)和底座(43)之间形成有空隙，将拨杆(63)穿过插销(62)上的插孔(64)后靠近成型靶材的底部，通过插销(62)在支撑座体(61)上的扭转使拨杆(63)在下模仁(5)的上端面上作出水平转动动作，从而实现剥离成型靶材的过程，从而完成脱模操作。