一種內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備及方法與流程

本發明涉及水泥加工領域，尤其涉及一種內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法及設備。

背景技術：

水泥球磨機具有對物料適應性強、能連續生產、破碎比大、易于調速粉磨產品的細度等特點。常用的水泥球磨機的工作原理為，物料由進料裝置經入料中空軸螺旋均勻地進入磨機倉內，該倉內有階梯襯板或波紋襯板，內裝不同規格的鋼球或陶瓷球，筒體轉動產生離心力將鋼球或陶瓷球帶到一定高度后落下，對物料產生重擊和研磨作用。水泥球磨機陶瓷球是水泥球磨機設備的常用研磨物料介質，通過水泥球磨機陶瓷球、物料、襯板之間的碰撞摩擦產生磨削作用，從而將物料的粒徑進一步減小。因此，陶瓷球在使用時的硬度和耐磨性是影響研磨整形效果的主要因素之一，同時因為被長時間不停地撞擊，對于研磨球的抗沖擊性能有極高要求。

現有技術中，水泥球磨機用陶瓷球已經有較多采用，大多數采用傳統的Al2O3-CaO-MgO-SiO2四元體系，也有少量發明人在其配方上進行改進，以達到特殊的效果。如本發明人此前申請了多份采用新型配方的陶瓷球，具有高硬度、耐高溫、高壽命、易成型、韌性好、生產的水泥純凈度高的作用。

但是，在長期的水泥球磨機用陶瓷球的研究中，本發明人發現，啟動、急停、拋墜等的沖擊造成的破碎是陶瓷球最常見的損壞方式之一，這極大地制約著水泥球磨行業的發展。

利用純鈦、α鈦合金、α+β鈦合金、高溫合金等耐高溫金屬的強度高、耐蝕性好、耐熱性高等優點，采用植入金屬骨架的方法，可以使陶瓷球的整體性更好，并且在受到沖擊時可以由骨架將沖擊力分攤、不易破碎。

在陶瓷球內植入金屬骨架在此前屬于空白領域，尚無見任何研究見諸論文或專利，其真空制坯設備及方法更是如此。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種使內置金屬骨架的陶瓷球能進行工業化自動制坯的真空制坯設備及方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，包括步進式輸送帶和通過其傳輸、采用隔磁材料制作、在上表面設置有球模密封圈的下半球模，下半球模在傳輸過程中至少經過四個工位；其中工位一上方設置了輸料管；工位二上方設置了放置金屬骨架的裝置；工位三上方設置了內腔中放置有袋裝粉料的上半球模，該上半球模上方設置有與之通過電磁吸盤采用電磁連接的壓模機，壓模機下端設置有可伸縮、與上半球模的上部入口匹配、端頭部位設置有活塞桿密封圈的活塞桿，壓模機外殼上設置有電磁吸盤，在所述上半球模的上部入口的底部設置有與上半球模腔相通的壓粉孔，在上半球模腔的壓粉孔位置的另一邊設置有與真空泵連接、靠近上半球模腔的出口設置有疏水透氣過濾裝置的真空抽取孔；工位四上方設置了轉移裝置。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，其中：壓模機內置有旋轉系統、升降系統。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，其中：步進式輸送帶采用橢圓形軌道。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，其中：步進式輸送帶上設置有與下半球模底部同樣形狀的定位坑。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，其中：輸送步進式輸送帶上設置的定位坑與下半球模底部均采用五角形、正方形或三角形。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，其中：轉移裝置為負壓吸附式。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法，包括以下步驟：

1）初灌粉料：步進式輸送帶將下半球模輸送到工位一，將陶瓷造粒用的粉料通過輸料管灌注進下半球模，粉料的水份控制在0.5%以下；

2）骨架落位：將下半球模輸送到工位二，然后通過放置金屬骨架的裝置將整體壓鑄成型的樹枝狀或魚骨狀的金屬骨架放置到下半球模內的粉料的表面中心位置；

3）球體壓合整圓：將下半球模輸送到工位三；將袋裝粉料放入上半球模的上部入口，然后壓模機下部的活塞桿伸入上部入口，開啟電磁吸盤的電源，壓模機與上半球模通過電磁連接固定；隨后壓模機帶動上半球模下行，至上半球模與下半球模接觸，關閉電磁吸盤的電源，此時球模密封圈使外界空氣不能通過上半球模與下半球模之間的縫隙進入球模腔；開啟真空泵，通過真空抽取孔開始抽真空；壓模機的活塞桿下行，受球模密封圈的作用，空氣不能通過上半球模的上部入口進入球模腔；壓模機的活塞桿將袋裝粉料的袋子壓破，其內的袋裝粉料通過壓粉孔被擠進上半球模腔; 壓模機繼續下行，袋裝粉料與金屬骨架、粉料被擠壓成一體，形成完整的陶瓷球坯；再次打開電磁吸盤的電源，壓模機帶動上半球模腔旋轉，旋轉進行至少3圈，上半球模腔將陶瓷球坯表面的多余坯料切削掉；隨后壓模機提起，帶動上半球模離開陶瓷球坯。

4）球坯轉移：將下半球模輸送到工位四，通過轉移裝置將陶瓷球坯轉移。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法，其中：在工位一填充的粉料為陶瓷球總用量的48-52%。

上述的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法，其中：工位三的袋裝粉料的容量應為壓粉孔的體積與陶瓷球總用量的55-58%的和。

本發明無現有技術。本發明的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，采用橢圓形軌道的步進式輸送帶，分多工位，可同時進行多個工序；電磁連接的壓模機和上半球模，可輕松實現一體升降、可單獨壓模機伸縮壓模，還可實現一體旋轉使陶瓷球坯整圓，且設備簡單，不易出現故障；下半球模采用隔磁材料制作，可以使電磁吸盤開啟過程中不會將下半球模吸起。活塞桿密封圈、球模密封圈的加入，可以使球模腔無外界空氣進入，而設置真空抽取孔、疏水透氣過濾裝置是為了使球模腔內空氣被抽出而水分和粉料不能抽出，以制造真空環境。

同時，本發明中的內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法，由于采用了初灌粉料、骨架落位、球體壓合整圓、球坯轉移等工序，球坯壓合因原料大于需求，且壓實過程在真空環境下進行，壓實度高；同時因為疏水透氣過濾裝置設置在上半球模上遠離壓粉孔的另一邊，便于粉料被轉移充分，迅速填滿整個球模腔；采用旋轉切削整圓，無需增添額外設備，簡單快捷;流程化繁雜為極簡，使整個制坯過程簡潔有序，能實現工業化自動生產。

附圖說明

圖1是本發明的制坯流程示意圖；

圖2是本發明的上半球模的結構示意圖；

圖3是本發明的壓模機的結構示意圖；

圖4是本發明的步進式輸送帶的示意圖。

圖中：下半球模1、粉料2、輸料管3、金屬骨架4、上半球模5、袋裝粉料6、壓模機7、電磁吸盤8、活塞桿密封圈9、球模密封圈10、轉移裝置11、陶瓷球坯12、步進式輸送帶13。其中上半球模5含有：上部入口51、壓粉孔52、上半球模腔53、真空抽取孔54、疏水透氣過濾裝置55。

具體實施方式

如圖1、2、3、4所示，本發明的一種內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯設備，包括沿橢圓形軌道前進的步進式輸送帶13和通過其傳輸、采用如0Cr16Ni14不銹鋼等常用隔磁材料制作、在上表面設置有球模密封圈10的下半球模1，步進式輸送帶13上設置有與下半球模1底部同樣形狀的定位坑，定位坑采用非回轉的異形形狀如五角形、正方形、三角形等，可以避免下半球模1在步進式輸送帶13上滑動、轉動、錯位等。下半球模1在傳輸過程中至少經過四個工位；其中工位一上方設置了輸料管3，工位二上方設置了放置金屬骨架4的裝置，工位三上方設置了內腔中放置有袋裝粉料6的上半球模5，該上半球模上方設置有與之通過電磁吸盤8采用電磁連接的壓模機7，壓模機7下端設置有可伸縮、與上半球模5的上部入口51匹配、端頭部位設置有活塞桿密封圈9的活塞桿，壓模機7外殼上設置有電磁吸盤8，在所述上半球模5的上部入口51的底部設置有與上半球模腔53相通的壓粉孔52，在上半球模腔53的壓粉孔52位置的另一邊設置有與真空泵（圖中未示出）連接、靠近上半球模腔53的出口設置有疏水透氣過濾裝置55的真空抽取孔54；工位四上方設置了轉移裝置11。

壓模機7內置有旋轉系統、升降系統，這種壓模機在市面上有成熟產品，不再贅述。其上固定的電磁吸盤8，亦為市售成熟產品，在電磁吊具等方面具有廣泛應用，其原理不再贅述。

如圖1所示，本發明的一種內置金屬骨架的陶瓷球的真空制坯方法，包括以下步驟：

1）初灌粉料：步進式輸送帶13將下半球模1輸送到工位一，將陶瓷造粒用的粉料2通過輸料管3灌注進下半球模1，粉料2的水份控制在0.5%以下，灌注量控制為陶瓷球總用量的48-52%；

2）骨架落位：將下半球模1輸送到工位二，然后通過放置金屬骨架4的裝置將整體壓鑄成型的樹枝狀或魚骨狀的金屬骨架4放置到下半球模1內的粉料2的表面中心位置；

3）球體壓合整圓：將下半球模1輸送到工位三；袋裝粉料6的容量應為壓粉孔52的體積與陶瓷球總用量的55-58%的和，將袋裝粉料6放入上半球模5的上部入口51，然后壓模機7下部的活塞桿伸入上部入口51，開啟電磁吸盤8的電源，壓模機7與上半球模5通過電磁連接固定；隨后壓模機7帶動上半球模5下行，至上半球模5與下半球模1接觸，關閉電磁吸盤8的電源，此時球模密封圈10使外界空氣不能通過上半球模5與下半球模1之間的縫隙進入球模腔；開啟真空泵，通過真空抽取孔54開始抽真空；壓模機7的活塞桿下行，受球模密封圈10的作用，空氣不能通過上半球模5的上部入口51進入球模腔；壓模機7的活塞桿將袋裝粉料6的袋子壓破，其內的袋裝粉料6通過壓粉孔52被擠進上半球模腔53; 壓模機7繼續下行，袋裝粉料6與金屬骨架4、粉料2被擠壓成一體，形成完整的陶瓷球坯12；再次打開電磁吸盤8的電源，壓模機7帶動上半球模腔53旋轉，旋轉進行至少3圈，上半球模腔53將陶瓷球坯12表面的多余坯料切削掉；隨后壓模機7提起，帶動上半球模5離開陶瓷球坯12。

4）球坯轉移：將下半球模1輸送到工位四，通過轉移裝置11將陶瓷球坯12轉移。

對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。