CN101413558A - 到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺。包括8道工序：通过对到寿后的碳/碳航空刹车盘各项指标的检测确定其是否可修复，并定下修正指标；将刹车盘被磨损的表面切下，使露出新的内层表面；将刹车盘表面拉出齿形槽，使两片或以上的刹车片通过齿形啮合结合在一起；通过一种特殊的高温粘接剂将刹车片宏观结合；对粘合好的刹车盘进行机加工整形，使接近于成品尺寸；对粘合的刹车盘进行化学气相沉积工艺，使拼接的刹车盘从微观上进行连接；对化学气相沉积完成后的刹车盘再次进行机加工整形，满足设计尺寸的要求；最后对整形后的半成品进行抗氧化涂层的涂覆，得到翻新后的成品。本发明可对大约40％到寿后的碳/碳航空刹车盘进行翻新再利用，实现原材料的节约，航天、航空工业的巨大开支的压缩，以及环保价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺。
背景技术
飞机刹车盘是飞机起降制动装置中的重要消耗性部件，碳/碳复合材料刹车盘重量轻、热容大、瞬间吸热性和耐磨性好，可承受连续刹车和过载制动，在刹车盘温度达1400℃以上时，碳刹车盘不变形，不粘结，使用寿命在1000个起落架次以上，为钢刹车盘的4倍。由于以上原因，90年代以来，碳刹车盘已在国内外大型民航飞机和新型军机上广泛应用。
但在国际上，碳/碳复合材料刹车盘市场几乎被美、英、法三国的五家公司所垄断，价格昂贵，民用飞机须以旧换新，军机则完全封锁。我国民航每年要用巨额外汇从国外进口这一贵重的航空器材，而军用飞机不得不长期使用重量大、性能低的金属刹车盘，对提高我军的战斗能力极为不利。而且废弃的刹车盘户对环境造成很大的污染和破坏。
因此，针对国防和中国民航的迫切要求，有必要研究一种能够修复、翻新、再利用到寿后废弃的碳/碳航空刹车盘的技术及其工艺，不但可以将一部分废弃的飞机刹车盘翻新再利用，还可以极大的节约原材料，节省航天、航空工业的巨大开支，以及保护日益恶化的自然环境。
发明内容
本发明提供一种碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺，通过对废弃的飞机刹车盘的修复、翻新与再利用，达到节约资源与开支，环保的方法。
碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺是这样实现的：它包含8道工序：
1是检测工序，通过对到寿后的碳/碳航空刹车盘各项指标的检测确定其是否可修复，并定下修正指标；
2是切削工序，是根据检测工序中定下的修正指标，即可切削的厚度，将刹车盘被磨损的表面切下，使露出新的内层表面。
3是拉槽工序，将刹车盘表面拉出齿形槽，使两片或以上的刹车片通过齿形啮合结合在一起。
4是粘合工序，通过一种特殊的高温粘接剂将刹车片宏观结合；
5是整形工序，对粘合好的刹车盘进行机加工整形，使接近于成品尺寸；
6是沉积工序，对粘合的刹车盘进行化学气相沉积工艺，使拼接的刹车盘从微观上进行连接；
7是再次整形工序，对化学气相沉积完成后的刹车盘再次进行机加工整形，满足设计尺寸的要求；
8是涂层工序，是对整形后的半成品进行抗氧化涂层的涂覆。
本发明的主要优点有：
1、工艺简单。从到寿后的碳/碳航空刹车盘废品到可以重新使用的成品只需要8道简单工序，与新的碳/碳航空刹车盘的制备工艺相比，单项工艺简单，质量容易控制，废品率低。
2、成本很低。本发明中除高温粘接剂并不需要添加其他原材料，而是直接由到寿后的废品处理而来；短时间(1-2天，而制备新的碳/碳航空刹车盘需要沉积6个月)的化学气相沉积工艺也大大减少了设备、电力，人力，工时的使用。
3、特殊的拉槽工艺。其他碳/碳航空刹车盘的修复工艺，都是将刹车盘以二维平面的方式结合，但刹车制动时刹车盘受到的是纯剪切的作用力；平面修复结合的方式很容易失效，以至于发生重大事故。而本发明通过在刹车盘表面拉出齿形槽，使两片或以上的刹车盘通过齿形啮合结合在一起，将剪切力转化为正应力，大大提高了结合的强度，减少了失效的可能。
附图说明
图1是本发明碳/碳航空刹车盘的翻新技术的工艺流程图。
图2是到寿后碳/碳刹车盘的磨损状况示意图。
图3是本发明碳/碳复合材料飞机刹车盘的翻新技术的拉槽方式及结合效果图。
具体实施方式
本发明提供一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新及其工艺，具体实施步骤如下：
如图1所示，本发明的技术工艺包含8道工序，包含：1、检测工序，2、切削工序，3、拉槽工序，4、粘合工序，5、整形工序，6、沉积工序，7、再次整形工序，8、涂层工序等组成。
1、检测工序。首先过对到寿后的刹车盘进行表观检测，观察刹车盘表面被磨损的程度，有无其他损伤，如裂纹等；再使用比重计、密度仪、压力试验机等相关设备测量其比重、致密度、强度等指标，决定修复的可能与否，定下修正指标，即可切削的厚度。
2、切削工序。根据检测工序中定下的修正指标，对可翻新的刹车盘进行机加工表面切削工艺，切除刹车盘表层被严重磨损的部分，如图2所示，使露出新的表面。
3、拉槽工序。如图3所示，在刹车盘盘面拉出6或8道槽，扇形，固定槽深。使两片或以上的刹车盘的结合方式为齿面啮合结合，这样可以扩大粘接时的结合面，被常用于粘接技术中；也可以使沉积时有足够的结合面进行碳纤维及基体的重新生长。
4、粘合工序。通过一种新型高温粘接剂，如经过白炭黑、B4C改性的酚醛树脂粘接剂，将2片或以上的刹车片进行粘合叠加，辅助一定的计算，使粘接好的刹车片厚度略低于成品厚度。使用这种新型高温粘接剂的目的是为了下一步的整形工序，使刹车片在一定的压力和高温中保持形态稳定，不会脱粘。由于粘接剂在沉积工艺中会碳化，做一要严格控制其用量。
5、整形工序。将粘合好的刹车片进行表面和尺寸的加工、夹装，准备下一步的沉积工序。
6、沉积工序。指化学气相沉积(CVD)。碳/碳复合材料飞机刹车盘本身的制备工艺即是通过多次化学气相沉积工艺而成，化学气相沉积工艺的原理是利用气相化学反应在基底上沉积另一种固体材料的方法。整形工序后的刹车盘，经过设置特定工艺参数(温度，压力等)的化学气相沉积工艺，断裂的碳纤维与碳基体会重新生长，会使碳/碳刹车盘原本相对疏松的中部组织致密化，力学性能得到提高，甚至超过新制备碳/碳航空刹车盘；并且沉积时间较短。
7、再次整形工序。将沉积工序后的刹车盘进行简单的表面及尺寸修整，使符合设计尺寸。
8、涂层工序。碳/碳刹车盘的工作温度高达1400℃，而未作抗氧化处理的碳/碳复合材料的起始氧化温度为370℃，在500℃以上迅速氧化，导致碳/碳复合材料毁灭性破坏，这就要求对碳/碳复合材料进行合适的抗氧化保护。目前研究较为成熟的复合涂层体系有B4C/SiC、Si3N4/SiC等TiC/SiC/ZrO2-MoSi2，SiC-Al2O3-Al4SiC4-莫来石复合涂层等，涂层工艺有溶胶-凝胶法，等离子喷涂法等。
Claims (4)
1.一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺其特征是包括8道工序：
1)检测工序，通过对到寿后的碳/碳航空刹车盘各项指标的检测确定其是否可修复，并定下修正指标；
2)切削工序，是根据检测工序中定下的修正指标，即可切削的厚度，将刹车盘被磨损的表面切下，使露出新的内层表面；
3)拉槽工序，将刹车盘表面拉出齿形槽，使两片或以上的刹车片通过齿形啮合结合在一起；
4)粘合工序，通过一种特殊的高温粘接剂将刹车片宏观结合；
5)整形工序，对粘合好的刹车盘进行机加工整形，使接近于成品尺寸；
6)沉积工序，对粘合的刹车盘进行化学气相沉积工艺，使拼接的刹车盘从微观上进行连接；
7)再次整形工序，对化学气相沉积完成后的刹车盘再次进行机加工整形，满足设计尺寸的要求；
8)涂层工序，是对整形后的半成品进行抗氧化涂层的涂覆。
2.根据权力要求1所述的一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺，其特征在于：根据权力要求1所述的一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺，其特征在于：采用一种新型高温粘接剂将2片或以上的切削过的刹车片进行粘合叠加，辅助一定的计算，使粘接好的刹车片厚度略低于成品厚度。
3.根据权力要求1所述的一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺，其特征在于：采用一种特殊的齿面切割方式，以扩大粘接时的结合面和沉积时足够的结合面。
4.根据权力要求1所述的一种到寿后的碳/碳航空刹车盘的翻新技术及其工艺，其特征在于：采用化学气相沉积工艺，使粘合断面中的碳纤维和碳基体重新生长连成整体，实现微观上的连接。
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