凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法及装置，方法包括：提供干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板；将干燥工装与碳化硅陶瓷素坯进行装配，两者之间用硅胶填充；利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程中放置于底面的部分翻转置于上方，拆除背部支撑板，取下碳化硅陶瓷素坯与背部支撑板之间的硅胶；重新安装背部支撑板，将万向球固定至背部支撑板上，调节高度使其与碳化硅陶瓷素坯接触，并施加预紧力；利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程放置于底面的部分翻转置于下方，让所有万向球均匀承受碳化硅陶瓷素坯重力；拆除面板；将外框、背部支撑板和碳化硅陶瓷素坯吊入干燥液中，对碳化硅陶瓷素坯进行干燥。

Non resistance drying device and method for gel casting of rice grade silicon carbide ceramic blank

The invention discloses a non resistance drying method and device for the gel casting molding of rice grade silicon carbide ceramic billet. The method comprises the following methods: providing dry tooling, including panels, outer frames and back support plates, assembling the dry tooling and SiC ceramic blank, filling the two with silica gel, and using the drying tooling to make the silicon carbide ceramics. The back support plate is dismantled and the silica gel between the SiC ceramic blank and the back support plate is removed. The back support plate is reinstalled and the universal ball is fixed to the back support plate, and the height is adjusted to contact the SiC ceramic billet and apply the pretightening force. The drying process of the SiC ceramic blank is placed on the bottom of the surface of the SiC ceramic blank, and all the cardan balls are subjected to the gravity of the SiC ceramic billet evenly, and the dismantling panel is dismantled, and the outer frame, back support plate and silicon carbide ceramic blank are suspended into the drying liquid to dry the silicon carbide ceramic blank.

【技术实现步骤摘要】
凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥装置及方法
本专利技术属于陶瓷干燥
，具体涉及米级以上复杂形状碳化硅陶瓷湿坯的无阻力干燥装置及方法。
技术介绍
凝胶注模成型(gelcasting)工艺是目前世界上最先进的精细陶瓷成型技术，采用该方法能够实现大尺寸复杂形状陶瓷素坯制备。但采用该技术获得的陶瓷湿坯含水量较多(≥30％)，均匀缓慢的排水过程难度较大，虽然凝胶注模成型陶瓷湿坯的干燥过程收缩较小(＜1％)，但是对于米级以上复杂形状陶瓷湿坯而言，其尺寸变化也达到了厘米量级。同时由于大口径陶瓷素坯自重较大，增加了湿坯与支撑组件之间的摩擦力，限制了干燥过程湿坯的自由收缩，因此湿坯干燥一直是gelcasting方法制备大尺寸复杂形状陶瓷素坯的技术瓶颈。本专利技术提出一种碳化硅陶瓷素坯的无阻力干燥装置及方法，结合专利技术的凝胶注模成型大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷素坯的干燥工艺，解决了口径3米级以上量级碳化硅陶瓷素坯的无裂纹干燥问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法及装置。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，包括如下步骤：步骤1、根据碳化硅陶瓷素坯外形尺寸和背部轻量化结构设计干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板；步骤2、将干燥工装与碳化硅陶瓷素坯进行装配，两者之间用硅胶填充；步骤3、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程中放置于底面的部分翻转置于上方，拆除背部支撑板，取下碳化硅陶瓷素坯与背部支撑板之间的硅胶；步骤4、重新安装背部支撑板，将万向球固定至背部支撑板上，调节高度使其与碳化硅陶瓷素坯接触，并施加预紧力；步骤5、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程放置于底面的部分翻转置于下方，让所有万向球均匀承受碳化硅陶瓷素坯重力；步骤6、拆除面板；步骤7、将外框、背部支撑板和碳化硅陶瓷素坯吊入干燥液中，对碳化硅陶瓷素坯进行干燥。所述碳化硅陶瓷素坯是φ3m碳化硅陶瓷素坯。步骤4中，将万向球固定于背部支撑板上时，万向球的位置和数量是根据碳化硅陶瓷素坯的尺寸、背部结构和重量预先设计和制作。步骤4中，用力矩扳手分别调节各万向球对碳化硅陶瓷素坯背板的预紧力，使单点受力不大于2MPa。完成干燥后对碳化硅陶瓷素坯进行X射线无损检测，判断无裂纹等缺陷即可获得优质素坯。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥装置，包括：根据碳化硅陶瓷素坯外形尺寸和背部轻量化结构设计的干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板；干燥工装与碳化硅陶瓷素坯进行装配，两者之间用硅胶填充；干燥工装与碳化硅陶瓷素坯干燥过程中放置于底面的部分可被翻转置于上方，背部支撑板可被拆除，且碳化硅陶瓷素坯与背部支撑板之间的硅胶可被取下；背部支撑板被拆除后可被重新安装，且重新安装背部支撑板时，将万向球固定至背部支撑板上，万向球下方是调节机构，调节机构可以调节万向球的高度使其与碳化硅陶瓷素坯接触，并施加预紧力；干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程放置于底面的部分翻转置于下方，让所有万向球均匀承受碳化硅陶瓷素坯重力；拆除面板后将外框、背部支撑板和碳化硅陶瓷素坯吊入干燥液中，对碳化硅陶瓷素坯进行干燥。所述碳化硅陶瓷素是φ3m碳化硅陶瓷素坯。将万向球固定于背部支撑板上时，万向球的位置和数量是根据碳化硅陶瓷素坯的尺寸、背部结构和重量预先设计和制作。用力矩扳手分别调节各万向球对碳化硅陶瓷素坯背板的预紧力，使单点受力不大于2MPa。完成干燥后对碳化硅陶瓷素坯进行X射线无损检测，判断无裂纹等缺陷即可获得优质素坯。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法及装置，首先是设计了碳化硅陶瓷素坯的干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板，同时在干燥工装与碳化硅陶瓷之间用硅胶过渡，可增加两者的接触面积，防止因局部受力过大导致碳化硅陶瓷素坯破坏，实现了低强度碳化硅陶瓷素坯的起吊和翻转等操作。其次采用了万向球支撑方式，将干燥过程碳化硅陶瓷素坯与支撑板之间的滑动摩擦，转变为万向球的滚动摩擦，最大限度降低了碳化硅陶瓷素坯干燥收缩过程受到的各个方向的阻力。再次，根据碳化硅素坯的重量和背部结构，在背部支撑板上设计了若干万向球固定装置，该装置可调节万向球高度和预紧力大小，保证万向球支点均匀分布且受力一致，防止碳化硅陶瓷素坯干燥过程局部应力过大产生破坏。附图说明图1为碳化硅陶瓷素坯结构示意图。图2为如图1所示的碳化硅陶瓷素坯的剖视图。图3为碳化硅陶瓷素坯干燥工装示意图。图4为碳化硅陶瓷素坯干燥过程支撑示意图。图5为万向球固定及调节机构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供的凝胶注模成型米级以上碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，包括如下步骤：步骤一：按照授权公告号CN101941231B，名称为：大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷素坯的凝胶注模成型工艺说明书介绍的方法制备φ3m碳化硅陶瓷素坯；具体地，参考授权公告号CN101941231B名称为：大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷素坯的凝胶注模成型工艺说明书具体实施方式部分，第0022段至0033段。步骤二：将φ3m碳化硅陶瓷素坯移入干燥工装中，将面板、外框和背部支撑板连接成为一体，碳化硅素坯与干燥工装之间缝隙用硅胶垫填充，一方面防止碳化硅素坯吊装、翻转过程在干燥工装中发生位移，另一方面增大碳化硅陶瓷素坯吊装、翻转过程的受力面积，防止局部应力过大导致碳化硅素坯破坏；步骤三：利用干燥工装将φ3m碳化硅陶瓷素坯翻转，使其背板置于上方；步骤四：拆除背部支撑板，拆除背部支撑部与φ3m碳化硅背板之间的硅胶，使两者之间留有缝隙，便于调节万向球高度和预紧力；步骤五：将支持背板复位，与面板和外框连接成为一体；步骤六：将型号为WX-06的万向球固定于背部支撑板上的预留位置，万向球的位置和数量是根据φ3m碳化硅陶瓷素坯的尺寸、背部结构和重量预先设计和制作的；步骤七：调节万向球高度，使其与φ3m碳化硅陶瓷素坯背板刚好接触；步骤八：用力矩扳手分别调节各万向球对φ3m碳化硅陶瓷素坯背板的预紧力，使单点受力不大于2MPa；步骤九：利用干燥工装将φ3m碳化硅陶瓷素坯翻转至初始位置，同时拆除面板；步骤十：将外框、背部支撑板和φ3m碳化硅陶瓷素坯一同吊入干燥液中，按照公开号为CN102887711B，名称为凝胶注模成型大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷素坯的干燥工艺说明书介绍的方法进行干燥；步骤十一：完成干燥后对φ3m碳化硅陶瓷素坯进行X射线无损检测，判断无裂纹等缺陷即可获得优质素坯。如图1～5所示，本专利技术采用以下技术方案：提供一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥装置，包括：根据碳化硅陶瓷素坯10外形尺寸和背部轻量化结构设计的干燥工装，包括面板1、外框2和背部支撑板3；干燥工装与碳化硅陶瓷素坯10进行装配，两者之间用硅胶4填充；干燥工装与碳化硅陶瓷素坯10干燥过程中放置于底面的部分可被翻转置于上方，背部支撑板3可被拆除，且碳化硅陶瓷素坯10与背部支撑板3之间的硅胶4可被取下；背部支撑板3被拆除时可被重新安装，且重新安装背部支撑板3时，将万向球5固定至背部支撑板3上，万向球5下方是调节机构6，调节机构6可以调节万向球的高度使其与碳化硅陶瓷素坯10接触，并施加预紧力；干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据碳化硅陶瓷素坯外形尺寸和背部轻量化结构设计干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板；步骤2、将干燥工装与碳化硅陶瓷素坯进行装配，两者之间用硅胶填充；步骤3、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程中放置于底面的部分翻转置于上方，拆除背部支撑板，取下碳化硅陶瓷素坯与背部支撑板之间的硅胶；步骤4、重新安装背部支撑板，将万向球固定至背部支撑板上，调节高度使其与碳化硅陶瓷素坯接触，并施加预紧力；步骤5、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程放置于底面的部分翻转置于下方，让所有万向球均匀承受碳化硅陶瓷素坯重力；步骤6、拆除面板；步骤7、将外框、背部支撑板和碳化硅陶瓷素坯吊入干燥液中，对碳化硅陶瓷素坯进行干燥。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据碳化硅陶瓷素坯外形尺寸和背部轻量化结构设计干燥工装，包括面板、外框和背部支撑板；步骤2、将干燥工装与碳化硅陶瓷素坯进行装配，两者之间用硅胶填充；步骤3、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程中放置于底面的部分翻转置于上方，拆除背部支撑板，取下碳化硅陶瓷素坯与背部支撑板之间的硅胶；步骤4、重新安装背部支撑板，将万向球固定至背部支撑板上，调节高度使其与碳化硅陶瓷素坯接触，并施加预紧力；步骤5、利用干燥工装将碳化硅陶瓷素坯干燥过程放置于底面的部分翻转置于下方，让所有万向球均匀承受碳化硅陶瓷素坯重力；步骤6、拆除面板；步骤7、将外框、背部支撑板和碳化硅陶瓷素坯吊入干燥液中，对碳化硅陶瓷素坯进行干燥。2.如权利要求1所述的凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，所述碳化硅陶瓷素是φ3m碳化硅陶瓷素坯。3.如权利要求1所述的凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，步骤4中，将万向球固定于背部支撑板上时，万向球的位置和数量是根据碳化硅陶瓷素坯的尺寸、背部结构和重量预先设计和制作。4.如权利要求1所述的凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，步骤4中，用力矩扳手分别调节各万向球对碳化硅陶瓷素坯背板的预紧力，使单点受力不大于2MPa。5.如权利要求1所述的凝胶注模成型米级碳化硅陶瓷素坯无阻力干燥方法，其特征在于，完成干燥后对碳化硅陶瓷素坯进行X射线无损检测，判断无裂纹等缺陷即可获得优质素坯。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张舸，董斌超，张学军，崔聪聪，曹琪，包建勋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22