技术领域
[0001] 本实用新型属于热压模具技术领域，更具体地，涉及一种应用于磁场环境的复合材料热压成型模具。
背景技术
[0002] 热压成型是加工业中的一种简单、普遍的加工方法，主要是利用加热加工模具后，注入试料，以压
力将模型固定于加热板，控制试料之熔融
温度及时间，以达融化后硬化、冷却，再予以取出模型成品即可。常被用于复合材料的合成，复合材料是指将两种或两种以上具有不同性质的材料在热压模具中进行热压制备而成的具有新性能的材料。
[0003]
现有技术的热压模具成型一般是采用具有足够
刚度和
耐磨性的
钢材，通过铣切加工成型。这种热压模具一般具有足够的强度和韧性，可以承受一定大小的压力。在热压成型工艺中，模具上会施加有一定大小的压力，同时根据需要也会进行加热。
[0004] 但是，利用热压模具成型制备复合材料也面临着许多问题。首先，热压模具以及加压设备的体积相对较大，需要较大的操作空间；但是一些情况下并不具备这种操作条件。其次，在一些热压模具制备零件的工艺过程中，并不需要较大的压力，手动即可实现加压过程，使用大型设备费时费力，制备过程复杂且浪费资源。最后，在某些特殊情况下，需要将热压模具置于一定环境条件下，如磁场、
电场中，但是现有技术通常采用钢
制模具，其在电场或者磁场中难以获得良好的热压成型结果。实用新型内容
[0005] 针对现有技术的以上
缺陷或改进需求，本实用新型提供了复合材料热压成型模具，其目的在于通过提供一种由
铜制作的热压成型模具，并配置两组不同结构的模具压头，由此解决现有技术中热压模具抗
磁性比较差的技术问题。
[0006] 为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了应用于磁场环境的复合材料热压成型模具，其特征在于，
[0007] 所述模具包括模具本体和模具压头组，所述模具压头组用于配合模具本体进行热压成型操作；
[0008] 其中，所述模具本体为柱体，其外壁上设有加热装置，内部沿轴向设有两端截面大、中段截面小的三级台阶式通孔，
[0009] 所述包括底座、颈部和头部，其中颈部呈杆体，其垂直设置在底座上，所述压头设置在颈部端部；
[0010] 所述台阶式通孔的中段部分作为热压空腔用于容置复合材料，两端分别用于模具压头组插入以使压头可伸入所述热压空腔中进行模压。
[0011] 本
发明技术方案的热压成型模具，包括模具本体和模具压头组两部分，模具本体的为两端开口的筒状结构，内部空腔为三级台阶式通孔。通孔的两端截面大于中段空腔的截面，中段空腔是热压空腔，复合材料置于热压空腔以进行热压操作。模具本体的外壁上还设有加热装置，以为热压模具提供稳定的热源，并且，在通孔的两端的内壁上还设有
螺纹结构，以与其他的组件进行连接固定，并施加一定的压力。
[0012] 作为本发明技术方案的一个优选，模具压头组底座尺寸大于通孔两端的孔径，颈部直径尺寸小于头部及底座外周尺寸，所述头部的直径与通孔中段的直径相匹配。
[0013] 作为本发明技术方案的一个优选，通孔两端的内壁上设有
内螺纹。
[0014] 作为本发明技术方案的一个优选，模具压头组的底座尺寸大于通孔两端的孔径，颈部直径尺寸大于头部且外周设置有螺纹，其用于与通孔上的内螺纹匹配连接，以驱动模具压头组在通孔中的移动并施加一定的压力。
[0015] 本发明技术方案中，一个模具本体可以搭配两组或两组以上模具压头组，每组模具压头组均可配合模具本体实现热压成型操作。本发明技术方案中，第一组模具压头包含有三部分，即底座、颈部和头部，均优选圆柱体结构。该模具压头的头部直径与热压空腔的直径相匹配，颈部直径小于模具本体一端的空腔直径，底座部分的直径大于模具本体一端空腔的直径。使用时，先将一个模具压头置于模具本体一端，模具压头头部与热压空腔匹配，颈部长度与一端的空腔长度相匹配，使得模具压头刚好可以使其一端封闭，同时底座部分在模具本体外部，便于取下。将适量的复合材料放入热压空腔后，再用另一模具压头将热压空腔的另一端封闭。
[0016] 本发明技术方案中还包括有第二组模具压头，该模具压头包括底座、颈部和头部。该模具压头的头部为圆柱体结构，直径与热压空腔的直径相匹配；颈部为圆柱体结构，其直径与模具本体两端的空腔相匹配，且设有螺纹结构，该螺纹结构可以与模具本体上的螺纹结构向配合，将模具压头旋入模具本体中。颈部的长度与模具本体相匹配，确保模具压头的头部可以顺利进入热压空腔，从而将空腔一端封闭。使用时，将一端封闭的热压空腔开口端竖直向上放置，将适量的复合材料置于热压空腔内后，用另一个模具压头将另一端封闭。
[0017] 作为本发明技术方案的一个优选，模具本体和模具压头组的材质优选采用铜，以适应磁场环境。
[0018] 制作模具的材料为纯铜，铜的导热性很好,非常适用于制作热压模具；此外，铜不具有磁性，与磁场不会产生力的作用，制作的模具可以放置在磁场下而不会发生安全问题，适用于需要施加磁场的特殊实验。
[0019] 作为本发明技术方案的一个优选，所述模具本体上沿径向开设有
热电偶插孔，所述热电偶插孔不与热压空腔连通，用于放置热电偶装置。
[0020] 在制备复合材料的时候，有时会需要对材料进行加热，并且需要对加热温度进行实时监测和控制。因此，本发明技术方案中，在模具本体的
侧壁上开设有一个径向孔，作为热电偶插孔，用以放置热电偶元件，实现对温度的监测和控制。
[0021] 作为本发明技术方案打的一个优选，模具本体外壁圆半径优选25mm，高度优选70mm；所述热压空腔的半径优选4mm，所述通孔两端半径优选6mm。
[0022] 作为本发明技术方案打的一个优选，第一模具压头组第一底座圆柱体半径优选14mm，高度优选15mm；所述第一颈部圆柱体半径优选为3mm，高度优选32mm；所述第一头部圆柱体半径优选4mm，高度优选9mm。
[0023] 作为本发明技术方案打的一个优选，第二模具压头组第二底座长方体长度和宽度优选30mm，高度优选15mm；所述第二颈部圆柱体半径优选为6mm，高度优选40mm；所述第二头部圆柱体半径优选4mm，高度优选9mm。
[0024] 本发明技术方案中的热压成型模具，考虑到施加磁场的特殊要求以及磁场设备的特殊性，对热压成型模具的尺寸具有较高的要求，本发明技术方案中对此给出一个优选的尺寸。
[0025] 总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于模具采用铜材料设计，且配备了两组模具压头组，其能够取得下列有益效果：
[0026] (1)本发明技术方案中的应用于磁场环境的复合材料热压成型模具，可以做到无需外部设备就能提供一定的预压力，适合用于空间较小的实验环境(如强磁场环境)，或者不需要施加很大压力的实验中，且实现的方法比较简单，易于制造；
[0027] (2)本发明技术方案中的应用于磁场环境的复合材料热压成型模具，选用了铜这一材料来制作模具，其比普通的
合金铜硬度要大，且导热性好，是制造热压模具很好的选择；且铜材料
抗磁性较好，不会与磁场有力的作用，适用于需要施加磁场的特殊实验。
[0028] (3)本发明技术方案中的应用于磁场环境的复合材料热压成型模具，可以很好的将压力、温度和磁场结合起来作用于材料制备过程中，对复合材料的研究与制备有着很好的促进作用。
附图说明
[0029] 图1是本实用新型的
实施例的模具本体的剖面结构示意图；
[0030] 图2是本实用新型的实施例一的模具压头组的剖面结构示意图；
[0031] 图3是本实用新型的实施例二的模具压头组的剖面结构示意图。
[0032] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1- 螺纹，2-热压空腔，3-加热线圈，4-热电偶插孔，11-头部一，12颈部一， 13-底座一，21-头部二，22-颈部二，23-底座二。
具体实施方式
[0033] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0034] 本实用新型技术方案的优选实施例中，模具本体和模具压头均优选铜材料。因为铜在磁场环境下具有较好的抗磁性，可以减小模具材料对于复合材料热压成型的影响。加热线圈均匀地缠绕在模具本体的外壁上，以向模具本体提供
热能。热电偶置于模具本体外壁上的开孔内，以对温度进行实时检测。下面提供两个实施例分别对技术特征予以详细的说明。
[0035] 实施例一：
[0036] 如图1、图2所示，是本实用新型技术方案的一种应用于磁场环境的热压成型模具的一个优选实施例。本实施例中，模具本体底面圆半径为25mm, 高为70mm，空腔横截面为圆形，腔体两端螺纹处半径为6mm，腔体中心材料热压处半径为4mm，空腔深度70mm，第一模具压头组底座圆柱体底面圆半径14mm，高15mm，颈部圆柱体底面圆半径为3mm，高32mm，头部圆柱体底面圆半径4mm，高9mm。
[0037] 进行热压操作时，首先将一个模具压头置于模具本体一端，压紧模具压头。模具本体竖直放置，未封口一端朝上放置。将流延成型的锆
钛酸铅加聚偏氟乙烯复合材料放入腔体中，再将另一个模具压头垂直放入腔体中。然后，将整个模具竖直放入压片机中，接通加热线圈，对复合材料样品进行加热。通
过热电偶可以实时监控材料所在腔体的温度，将模具的加热温度维持在相对稳定的范围内。同时，压片机对模具两端的模具压头施加压力，
挤压热压空腔内的复合材料样品。
[0038] 经过一定时间后，加热线圈停止工作，待模具冷却后，取出其两端的模具压头，获得热压空腔内的热压复合材料。
[0039] 在本实用新型的优选实施例一中，即使操作空间较小，不适于使用压片机，在一些情况下，也可以使用其他装置代替压片机对模具施加压力。且因为两端压头均可拆卸，便于热压复合材料的取出。
[0040] 实施例二：
[0041] 如图1和图3所示，是本实用新型技术方案的一种应用于磁场环境的热压成型模具的一个优选实施例。本实施例中，模具本体底面圆半径为25mm, 高为70mm，空腔横截面为圆形，腔体两端螺纹处半径为6mm，腔体中心材料热压处半径为4mm，空腔深度70mm，第二模具压头组底座长方体长宽为30mm，高为15mm，一个压头带螺纹的颈部底面圆为6mm，高40mm，头部圆柱体底面圆半径4mm，高15mm，另一个压头带螺纹的颈部底面圆为6mm，高20mm，头部圆柱体底面圆半径4mm，高15mm。
[0042] 进行热压操作时，首先将第二模具压头组中的螺纹高度为40mm的压头旋进模具本体中，模具本体竖直放置，未封口一端朝上放置。将流延成型的锆钛酸铅加聚偏氟乙烯复合材料放入腔体中，再将螺纹高度为20mm的压头旋进模具本体中并拧紧，从而达到对材料施加一定预压力的目的。然后，接通加热线圈，对复合材料样品进行加热。通过热电偶可以实时监控材料所在腔体的温度，将模具的加热温度维持在相对稳定的范围内。再将模具整体放入WM3型强磁场装置的腔体(内部空间的孔径大小为200mm)中，施加磁场。经过一段时间后，将样品取出并进行性能测试。
[0043] 在本实用新型的优选实施例二中，且因为两端压头均可拆卸，便于热压复合材料的取出。且模具材料为铜，在磁场环境下对复合材料成型的影响较小。
[0044] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
