模具组件和成形方法技术

本发明专利技术公开了一种模具组件，所述模具组件包含具有管状内表面的筒形模具（４）、覆盖所述筒形模具外周表面的套筒（５）、以及用于在所述筒形模具的所述管状内表面内对预制品进行压制的一对芯模（１，２）。所述一对芯模（１，２）中的至少一个是可滑动的且沿着所述筒形模具（４）的所述管状内表面被引导。所述套筒（５）不透过具有５μｍ以下波长的光，并具有７０Ｗ／ｍ.Ｋ以上的导热率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对预制品进行成形和/或烧结的模具组件，且还涉及使用所述模 具组件的成形方法。
技术介绍
专利文献1日本特开2004-090326号公报公开了在制造材料如玻璃或树脂的成形 产品中所使用的模具组件的实例。图3为专利文献1中公开的模具组件的示意性截面图。在该模具组件10中，将具 有圆筒形内表面的筒形模具13放置在基底模具31上。筒形模具13由透明的石英玻璃制 成。筒形模具13的外周被环形卤素灯(未示出)环绕，所述卤素灯用作热源。将下部芯模11和上部芯模12插入筒形模具13的圆筒形内表面内。这对芯模11 和12由不透明的硬质碳化物或不透明的陶瓷制成。将诸如玻璃的预制品15放在下部芯模 11的压制面Sl与上部芯模12的压制面S2之间。在这种状态下，利用卤素灯的光进行照 射，并将上部芯模12压向下部芯模11，如图3中的箭头A所示。在此情况下，从卤素灯发射的红外光和可见光穿过石英玻璃的筒形模具13，然后 被硬质碳化物或陶瓷的下部和上部芯模11和12吸收，从而产生热。结果，夹在成对的芯模 11和12的压制面Sl和S2之间的预制品15受热。通过按箭头A所示将上部芯模12压向 下部芯模11，将受热的预制品15成形为例如与压膜面Sl和S2相符合的凸透镜。专利文献1教导了使用如图3中所示的模具组件，使得能够直接并快速地对芯模 11和12、以及预制品15进行加热而不干涉筒形模具13的加热，从而可缩短成形周期。专利文献1 日本特开2004-090326号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的问题作为本专利技术人对如图3中所示模具组件进行细致研究的结果，发现了如下问题。具体地，如专利文献1中公开的这种过于局部并过于快速的加热易于在预制品15 中造成热不均勻性。这种热不均勻性可能成为得自预制品15的成形产品不均质性的原因。鉴于本专利技术人就图3中所示模具组件所发现的上述问题，本专利技术的目的涉及对用 于成形和/或烧结的模具组件进行改进，还涉及对使用所述模具组件的成形方法进行改 进。解决所述问题的手段本专利技术的模具组件包含具有管状内表面的筒形模具、覆盖所述筒形模具外周表面 的套筒、以及在所述筒形模具的管状内表面内压制预制品的一对芯模。所述成对芯模中的 至少一个是可滑动的且沿着所述筒形模具的管状内表面被引导。所述套筒不会透过具有 5 μ m以下波长的光，且具有70W/m · K以上的导热率。优选地，这种套筒主要由石墨、SiC和AlN中的任意一种形成。筒形模具具有直径为D1(Him)的圆筒形内表面，且所述芯模具有直径为D2(Him)的 圆柱形外周表面。所述筒形模具和芯模在对预制品进行压制的温度下的热膨胀系数分别为 α ！ (/0C )和 α 2 (/0C )。优选地，满足关系式 α i < α 2 和 0. 030 彡(α ^1- α 2D2) · Δ T+ (DrD 2)彡0· 005，其中Δ T为压制温度T (°C)与室温(V)之差。所述模具组件还可在筒形模具的管状内表面的内部，包含围绕预制品边缘的框架 模具。在此情况下，所述筒形模具具有直径为D1(Him)的圆筒形内表面，且所述框架模具具 有直径*D3(mm)的圆柱形外周表面。在对预制品进行压制的温度下，所述筒形模具和框架 模具的热膨胀系数分别为Ci1CTC)和a3(/°C)。优选地，满足关系式αι< %和0. 150 彡(Ci1D1-Ci3D3) · Δ T+(D1-D3)彡0.015，其中Δ T为压制温度T (°C)与室温(°C )之差。优选地，所述筒形模具主要由热膨胀系数小于或等于3. 5X ΙΟ"6的材料形成。例 如，这种筒形模具可主要由石英玻璃或氮化硅形成。所述芯模的滑动表面可由石墨、玻璃碳(glassy carbon)、DLC和金刚石中的任意 一种形成。所述框架模具优选主要由弯曲强度为300MPa以上的陶瓷材料形成。这种框架 模具可主要由碳化硅、氮化硅、氧化铝、B4C和氧化锆中的任意一种形成。由芯模的滑动表面和压制面形成的边，优选被R倒角(R-chamfered)或C倒角 (C-chamfered)至少 0. 2mm。在通过使用上述模具制造成形产品的成形方法中，优选在2°C /秒以上的加热速 率下将预制品加热至对所述预制品进行压制的温度T°c的85%，然后，在0. 200C /秒 2V /秒的加热速率下，将所述预制品从温度T°C的85%加热至T°C。专利技术优点由于本专利技术的模具组件具有利用套筒覆盖的筒形模具的外周表面，所述套筒不会 透过具有5μπι以下波长的光且具有70W/m · K以上的导热率，所以能够提高成形区域中的 热均勻性，由此使得可形成高度均质性的成形产品。附图说明图1为显示本专利技术实施方案的模具组件的示意性截面图。图2为显示利用图1的模具组件从预制品形成成形产品的状态的示意性截面图。图3为显示专利文献1中公开的模具组件的示意性截面图。参考符号说明1 上部芯模2 下部芯模3 预制品3a:成形产品4 筒形模具5:套筒6 框架模具10 现有技术的模具组件11 下部芯模12 上部芯模13 筒形模具15 预制品31 基底模具A 压制方向Sl 下部芯模的压制面S2 上部芯模的压制面实施本专利技术的最佳方式图1和2为显示通过使用本专利技术实施方案的模具组件而进行成形的示意性截面 图。所述模具组件包含具有管状内表面的筒形模具4、以及用于在所述筒形模具的管状内表 面内对预制品3进行压制的上部芯模1和下部芯模2。所述筒形模具4的外周由不会透过 加热光的材料形成的套筒5覆盖。成对的芯模1和2中的至少一个是可滑动的且沿着筒形 模具4的管状内表面被引导。可在预制品3的周围布置所述框架模具6。筒形模具4的管 状内表面的横截面根据物体可以为圆形、多边形或其它任意形状。筒形模具4和套筒5被例如用作加热源的环形卤素灯(未示出)围绕。在温度T°C下，在成对的芯模1和2之间对如图1中所示的预制品3进行压制，由 此得到了如图2中所示的成形产品3a(下文中，将T°C称作“压制温度”或“成形温度”)。例 如，能够对ZnS (硫化锌)粉末的预制品3进行成形和烧结，从而得到凸透镜形状的成形产 品3a以作为远红外光学元件。如同本专利技术人关于专利文献1中公开的模具组件进行的上述研究所发现的，过于 局部和过于快速的加热易于在预制品15中造成热不均勻性。这种热不均勻性可能成为得 自预制品15的成形产品不均质性的原因。鉴于所发现的这种新认识，本专利技术人构思了利用不透明并具有良好导热率的套筒 5对图1和2中的筒形模具4的外周表面进行覆盖，由此通过套筒能够提高成形区域处的热 均勻性。根据本专利技术人的这种新理念，下面将对通过使用图1和2中所示模具组件制造成 形产品的本专利技术的各种实例进行更具体的说明。<实施例1>在本专利技术的实施例1中，筒形模具4由热膨胀系数为5. OX 10—7°C的石英玻璃制 成。所形成的这种筒形模具4具有内径为19. 995mm的圆筒形内表面。用套筒5覆盖筒形 模具4的外周。下面将结合表1，对套筒5的特征进行详细描述。成对的芯模1和2由热膨胀系数为2. 8X 10_6/°C的玻璃碳形成。芯模1和2的圆 柱形外周表面具有19. 944mm的外径。将ZnS粉末的预制品3布置在成对的芯模1和2之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具组件，其包含：具有管状内表面的筒形模具，覆盖所述筒形模具的外周表面的套筒，以及用于在所述筒形模具的所述管状内表面内对预制品进行压制的一对芯模，所述一对芯模中的至少一个是可滑动的且沿着所述筒形模具的所述管状内表面被引导，其中所述套筒不透过波长为５μｍ以下的光，并具有７０Ｗ／ｍ.Ｋ以上的导热率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上野友之，长谷川干人，寺冈宽二，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]