[發明專利]一種用工業微波爐固化炭/炭復合材料坯體的方法

有效

• 申請號: 201310008196.4
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103056964A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 蔣建純;崔金;李細旭;羅中保;康志衛;姚勇剛
• 申請（專利權）人: 湖南南方搏云新材料有限責任公司
• 主分類號: B28B11/24
• 分類號: B28B11/24
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;李敏慧

技術領域

本發明涉及一種炭/炭復合材料坯體固化的方法，尤其是涉及一種用工業微波爐固化炭/炭復合材料坯體的方法。

背景技術

目前，炭/炭復合材料坯體的固化，均是采用電加熱式熱風爐進行，間歇式生產，存在設備占地面積大，固化溫度高，生產周期長，勞動效率低，電能的有效利用率低等缺陷。而且，由于炭/炭復合材料坯體的固化是靠加熱溫度梯度形成的熱傳導實現的，使用電加熱式熱風爐加熱，存在坯體受熱不均，工藝控制不精確，從而導致產品一致性差，質量不穩定。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種固化溫度低，固化時間短，能耗低，生產工藝簡單易控，生產成本低，產品一致性好且質量穩定，適合大規模生產的固化炭/炭復合材料坯體的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，一種用工業微波爐固化炭/炭復合材料坯體的方法，包括以下步驟：

（1）坯體制作：根據需求選用模具，制作炭/炭復合材料的坯體；

（2）裝爐：將步驟（1）制作好的炭/炭復合材料坯體或帶有定成型坯體模具的坯體放置于工業微波爐爐膛中的轉盤上或往復運動盤上，爐膛內充滿空氣氣氛或惰性氣體；

（3）加熱溫度控制：啟動工業微波爐工作，溫升速度控制在1℃～1.5℃/min，加熱監控溫度為80℃～100℃（優選90℃）；

（4）保溫控制：控制爐內溫度80℃-90℃（優選85℃），保溫60min～130min（優選120?min），使所述坯體完全干燥固化；

（5）冷卻：將已干燥固化的胚體置于空氣中自然冷卻至室溫；

（6）脫模：將帶有定成型坯體模具的坯體與模具分離。

所述制作炭/炭復合材料坯體的原材料為炭氈或炭布或三維針刺氈或準三維針刺氈。

所述制作炭/炭復合材料坯體的粘結劑為呋喃樹脂或聚乙烯醇或酚醛樹脂或環氧樹脂。

所述工業微波爐為間歇式工業微波爐或連續式工業微波爐，且微波頻率值為915MHz或2.45GHz。

所述惰性氣體為N_2?或CO₂或氬氣，或其中兩種的混合氣。

微波加熱具有直接整體加熱的特性和非熱效應。研究表明，采用微波加熱工藝固化炭/炭復合材料坯體，能夠降低反應溫度，快速使坯體的內部和外部同時加熱，避免了常規加熱條件下的熱傳導過程中形成的相對冷區域，從而使加熱的坯體受熱徹底且均勻，生成單一均勻的物相。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：（1）生產工藝簡單、易控，可靠性高，自動化程度高，運行維護費用低，生產成本低；（2）固化時間短，生產周期短，省時50%～75%，生產效率高，設備使用率高；（3）固化溫度低，能耗低，節省電耗40%～80%；（4）產品在爐中轉動或往復運動，使產品受熱均勻，產品一致性好，品質穩定，且適合大規模生產。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

固化出一個外徑￠864mm，內徑￠740mm，高300mm炭/炭復合材料的保溫筒，其固化方法如下：

（1）坯體制作：根據需求選用外徑￠740mm，高500mm的鋼模具，制作好炭/炭復合材料的坯體，并將胚體外層用玻璃絲帶包裹固定；

（2）裝爐：將步驟（1）準備好的帶有定成型坯體模具的坯體一起放置于爐內充滿空氣氣氛、微波頻率值為915MHz的間歇式工業微波爐內的轉盤上，在爐中以5rpm的速度旋轉；

（3）加熱溫度控制：開啟工業微波爐，使其加熱功率為12KW，溫升速度控制在1℃～1.5℃/min，加熱監控溫度為90℃；

（4）保溫控制：工業微波爐內85℃保溫120min，使工業微波爐內的坯體完全干燥固化；

（5）出爐，空氣中自然冷卻：關閉微波爐，將步驟（5）保溫控制已經完全干燥固化的胚體出爐，并使其自然冷卻至室溫；

（6）脫模：將步驟（6）冷卻的胚體與模具分離，測量得胚體尺寸內徑￠740mm，外徑￠864mm，高300mm，密度????????????????????????????????????????????????，且胚體內徑上中下測量尺寸一致，外徑上中下測量尺寸也一致。

現有熱風爐固化上述炭/炭復合材料保溫筒所需加熱功率為54KW，固化時間為11h，內、外徑尺寸公差±3mm，固化溫度為260℃；而本實施例所需加熱功率12KW，固化時間為3h，內、外徑尺寸偏差0～1mm，固化溫度為90℃。