[發明專利]一種碳纖維坩堝針刺成型設備

在審

• 申請號: 202010546987.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111636154A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 潘治衡;甘晶晶;楊德森
• 申請（專利權）人: 浙江星輝新材料科技股份有限公司
• 主分類號: D04H18/02
• 分類號: D04H18/02;D06B1/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 張榮義

本發明提出一種碳纖維坩堝針刺成型設備，包括底部針刺裝置、側部針刺裝置、定型承件裝置、移動支承裝置以及霧化噴淋裝置，底部針刺裝置與坩堝預制體的底部位置對應，由底部針刺裝置對坩堝預制體底部進行針刺成型處理，側部針刺裝置與坩堝預制體的側部位置對應，由側部針刺裝置對坩堝預制體側部進行針刺成型處理，定型承件裝置與底部針刺裝置及側部針刺裝置位置對應，由定型承件裝置對坩堝預制體進行承托，側部針刺裝置及定型承件裝置分別位于移動支承裝置上，由移動支承裝置帶動側部針刺裝置及定型承件裝置調整位置，霧化噴淋裝置與定型承件裝置位置對應，由霧化噴淋裝置對置于定型承件裝置上的坩堝預制體進行噴液。

技術領域

本發明涉及回轉體碳纖維產品生產設備，尤其涉及一種碳纖維坩堝針刺成型設備。

背景技術

單晶硅拉晶爐中，需要用到坩堝作為硅料的載體，由于需要承受1600多度的高溫并且保持很高的強度，故只能選用石墨或者碳碳兩種材料。隨著技術的進步，碳碳復合材料的生產成本在不斷下降，且隨著拉晶爐尺寸的不斷加大，石墨的成本原來越高，且碳碳復合材料有著石墨不能比擬的優異性能，所以目前市場上基本都使用的碳碳坩堝。坩堝作為拉晶爐的耗材，使用壽命一般只有6個月左右，所以市場需求量巨大。生產碳碳坩堝，首先需要生產坩堝預制體。坩堝預制體就是以碳纖維為原料，通過編織、纏繞、針刺等方法使其成型。

如圖1所示，所述坩堝是一種回轉體結構，主要由一段直筒形狀和一段圓弧形狀結構組成，生產時一般需要根據坩堝內部形狀制作模具，然后在模具表面鋪放碳纖維，再進行成型處理。目前常用的兩種成型工藝，一種是在坩堝模具表面直接進行碳纖維絲束纏繞，通過反復纏繞成型到需要的尺寸，纏繞時需在碳纖維絲束表面預浸樹脂或者瀝青。另外一種是在模具表面鋪放碳纖維布(單向布、經緯布等)，然后再鋪放網胎層，通過針刺的方式將網胎的纖維引入各層間，從而使層間形成一定的結合力，并在里面加入定向繞絲，從而增強結合強度。本發明主要針對第二種工藝即針刺成型工藝的設備進行改進。碳纖維預制體成型后，還需通過氣相法或者液相法引入碳，使其形成致密的碳碳復合材料結構，最后經過高溫處理和機械加工完成產品。從整個過程中可以看出，預制體的結構設計對產品的性能將起到決定性的作用。

當前市場主要有以下幾種針刺成型設備：

1.半機械針刺設備。其缺陷在于弧面段面積大，手工針刺效率低，以28寸坩堝預制體為例，一個工人操作需要一周才可完成一件產品。

2.模具可調角度機械針刺。其缺陷在于弧面段分段針刺，一個單元層需要調整模具角度5次以上，且需要5次以上的環向針刺，效率相對半機械針刺提升不少，一個工人操作3天可完成一件28寸的產品。由于頻繁調角度，每次調整完成都需要重新尋找刺針零位，對工人操作有較高要求，也影響效率。

3.機械臂式針刺設備。其缺陷在于弧面段需分多段進行針刺，即環向需要多個周期針刺才能完成整個弧面段的針刺成型，此外，由于每家客戶設計的圓弧尺寸區別較大，且設備需要經常換型號生產，所以機械臂的運動軌跡程序需要經常變動，所以對操作者要求非常高。

因此，有必要對這種碳纖維坩堝針刺成型設備進行改進，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳纖維坩堝針刺成型設備，以方便快捷地對碳纖維坩堝進行針刺成型處理。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種碳纖維坩堝針刺成型設備，包括：

底部針刺裝置，該底部針刺裝置與坩堝預制體的底部位置對應，由底部針刺裝置對坩堝預制體底部進行針刺成型處理；

側部針刺裝置，該側部針刺裝置與坩堝預制體的側部位置對應，由側部針刺裝置對坩堝預制體側部進行針刺成型處理；

定型承件裝置，該定型承件裝置與底部針刺裝置及側部針刺裝置位置對應，由定型承件裝置對坩堝預制體進行承托；