CN103553620A - 重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法 - Google Patents

重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法 Download PDF

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许佩玲
闫海
武国祥
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重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，包括用重结晶碳化硅制作的主体杆件、外螺纹头、螺母。其制作方法如下：石膏模具制作；成型过程，将重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，螺母以石蜡做内芯，完全固化后脱模；半成品修补及干燥，外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致。螺母石蜡内芯在烘干炉内加热，使石蜡熔化后进行边角修补，半成品修补完成后，在烘干炉内进行干燥确保水分完全消失后装窑；干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。本发明的紧固连接件最高使用温度可以达到1650℃，远远超过钢材紧固连接件的使用温度，可广泛应用在高温窑炉窑具紧固连接。

Description

重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法
技术领域
本发明涉及耐火陶瓷技术领域，特别是涉及重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法。
背景技术
目前市场销售的连接紧固件基本以钢材为主，使用温度严重受限，仅能在800℃以下，温度再升高时，钢材红热氧化，失去紧固连接功能。C―C复合材料的紧固件仅能在非氧条件下使用，有氧存在时会发生氧化而失去连接功能，为寻求在更高温度使用的紧固连接件，为此研究开发了重结晶碳化硅连接紧固件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在1650℃高温有氧环境下能正常连接紧固的重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法。
采用的技术方案是：
重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，包括用重结晶碳化硅制作的主体杆件、外螺纹头、螺母。其制作方法如下：
（1）石膏模具制作
Figure 2013104829014100002DEST_PATH_IMAGE002
原型：主体杆件按照Ф-0.3/-0.4mm的放尺率按照图纸进行金属原型加工，外螺纹头、螺母选用市面销售的金属标准件做原型；
Figure 2013104829014100002DEST_PATH_IMAGE004
将石膏粉按照重量比，膏水比为1.4―1.7∶1的比例混合，在搅拌桶中搅拌2―5分钟形成的石膏浆进行石膏模具制作，石膏模具采用对半开模的方式进行制作；
Figure 2013104829014100002DEST_PATH_IMAGE006
将制作的石膏模具进行烘干，温度在45―60℃条件下，烘干70―100小时。
（2）成型过程
所述主体杆件及外螺纹头按重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，形成满足要求的壁厚，2―5小时脱模；所述螺母以石蜡做内芯，其内芯是将圆柱状石蜡在车床上加工成螺纹，外径比标准尺寸+0.2~+0.3，长度与螺母石膏外模等长，注浆时石蜡内芯固定在石膏底模上，注入重结晶碳化硅配料泥浆，完全固化后脱模。
（3）半成品修补及干燥
Figure 593090DEST_PATH_IMAGE002
修补，主体杆件可根据具体情况在上面进行各种型号的开槽、打孔等；在端头预打出外螺纹头外径大小尺寸的孔，进深比外螺纹头插入深度+1.0~+3.0；若对于主体杆件半成品强度能够支撑外螺纹头粘接的，直接将外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致。螺母石蜡内芯在烘干炉内60―75℃加热，使石蜡熔化后进行边角修补。
Figure 510231DEST_PATH_IMAGE004
干燥，半成品修补完成后，在烘干炉内进行50―80℃的强制干燥至少10小时，确保水分完全消失后方可装窑。
（4）装窑
干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。
上述的重结晶碳化硅配料制成泥浆，由结合剂、碳化硅粉经搅拌混合制得。其中：
碳化硅粉重量百分比：D90―D10∕D50的碳化硅细粉45―55%和120―325目的碳化硅粗粉55―45%。
结合剂按碳化硅粉料总重量的百分比加入，提供商德国司马公司X:25-38%，Y:45-65%，Z:10-15%，水：15-25%。
泥浆配制方法是按照比例称好碳化硅粉和结合剂，将结合剂加入搅拌桶中，搅拌10分钟，再加入碳化硅细粉，搅拌30分钟后加入碳化硅粗粉，集中搅拌16小时以上，性能达到流动性和比重要求后，即可用来注浆使用。
上述的烧成工艺，烧成设备采用真空感应烧结炉，烧成制度：温度2420℃，保温2-6小时，自然降温。
上述配制的泥浆，其性能要求是流动性为28―60秒；比重为2.40―2.55g∕cm３。
本发明的重结晶碳化硅紧固连接件最高使用温度可以达到1650℃（有氧环境），远远超过钢材紧固连接件的使用温度，可广泛应用在高温窑炉窑具等设备的紧固连接。
附图说明
图1是主体杆件与外螺纹头示意图。
图2是螺母示意图。
实施例一
重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，包括用重结晶碳化硅制作的杆件主体1、外螺纹头2、螺母3。其制作方法如下：
石膏模具制作
杆件主体1按照Ф-0.3/-0.4mm的放尺率按照图纸进行金属原型加工，外螺纹头2、螺母3选用市面销售的金属标准件做原型；将石膏粉按照重量比，膏水比为1.5∶1的比例混合，在搅拌桶中搅拌5分钟形成的石膏浆进行石膏模具制作，石膏模具采用对半开模的方式进行制作；将制作的石膏模具进行烘干，温度在60℃条件下，烘干100小时。
成型过程
所述主体杆件1及外螺纹头2按重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，形成满足要求的壁厚，5小时脱模，重结晶碳化硅配料制成泥浆，原料配比：D90―D10∕D50的碳化硅细粉45%和120―325目的碳化硅粗粉55%。结合剂配比按碳化硅粉料总重量的百分比加入：提供商德国司马公司X:30%，Y:55%，Z:10%，水18%。泥浆配制方法是按照比例称好碳化硅粉和结合剂，将结合剂加入搅拌桶中，搅拌10分钟，再加入碳化硅细粉，搅拌30分钟后加入碳化硅粗粉，集中搅拌16小时以上，性能达到流动性28―40秒，比重2.40―2.55g/cm3要求，即可用来注浆使用。所述螺母3以石蜡做内芯，其内芯是将圆柱状石蜡在车床上加工成螺纹，外径比标准尺寸+0.2~+0.3，长度与螺母石膏外模等长，注浆时石蜡内芯固定在石膏底模上，注入重结晶碳化硅配料泥浆，完全固化后脱模。
半成品修补及干燥
主体杆件可根据具体情况在上面进行各种型号的开槽、打孔等；在端头预打出外螺纹头外径大小尺寸的孔，进深比外螺纹头插入深度+1.0~+3.0；若对于主体杆件半成品强度能够支撑外螺纹头粘接的，直接将外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致。螺母石蜡内芯在烘干炉内65℃加热，使石蜡熔化后进行边角修补。半成品修补完成后，在烘干炉内进行80℃的强制干燥至少10小时，确保水分完全消失后装窑。
装窑
干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。烧成工艺，烧成设备采用真空感应烧结炉，烧成制度：温度2420℃，保温6小时，自然降温。所述主体杆件当带有凹槽、开孔时，半成品强度无法支撑外螺纹头粘接到主体杆件上时，分别在一次烧成后进行粘接，粘接时注意二者中心线水平一致，然后进行二次烧成，烧成制度如同一次烧成制度。
实施例二
石膏模具制作
主体杆件1按照Ф-0.3/-0.4mm的放尺率按照图纸进行金属原型加工，外螺纹头2、螺母3选用市面销售的金属标准件做原型；将石膏粉按照重量比，膏水比为1.7∶1的比例混合，在搅拌桶中搅拌4分钟形成的石膏浆进行石膏模具制作，石膏模具采用对半开模的方式进行制作；将制作的石膏模具进行烘干，温度在50℃条件下，烘干90小时。
成型过程
所述主体杆件1及外螺纹头2按重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，形成满足要求的壁厚，4小时脱模，所述螺母3以石蜡做内芯，其内芯是将圆柱状石蜡在车床上加工成螺纹，外径比标准尺寸+0.2~+0.3，长度与螺母石膏外模等长，注浆时石蜡内芯固定在石膏底模上，注入重结晶碳化硅配料泥浆，完全固化后脱模。
半成品修补及干燥
主体杆件可根据具体情况在上面进行各种型号的开槽、打孔等；
在端头预打出外螺纹头外径大小尺寸的孔，进深比外螺纹头插入深度+1.0~+3.0；若对于主体杆件半成品强度能够支撑外螺纹头粘接的，直接将外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致。螺母石蜡内芯在烘干炉内70℃加热，使石蜡熔化后进行边角修补。半成品修补完成后，在烘干炉内进行65℃的强制干燥至少10小时，确保水分完全消失后装窑。
装窑
干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。烧成设备采用真空感应烧结炉，烧成制度：温度2420℃，保温5小时，自然降温。其它与实施例一相同。
实施例三
石膏模具制作
主体杆件1按照Ф-0.3/-0.4mm的放尺率按照图纸进行金属原型加工，外螺纹头2、螺母3选用市面销售的金属标准件做原型；将石膏粉按照重量比，膏水比为1.4∶1的比例混合，在搅拌桶中搅拌3分钟形成的石膏浆进行石膏模具制作，石膏模具采用对半开模的方式进行制作；将制作的石膏模具进行烘干，温度在40℃条件下，烘干
80小时。
成型过程
所述主体杆件1及外螺纹头2按重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，形成满足要求的壁厚，4小时脱模，所述螺母3以石蜡做内芯，其内芯是将圆柱状石蜡在车床上加工成螺纹，外径比标准尺寸+0.2~+0.3，长度与螺母石膏外模等长，注浆时石蜡内芯固定在石膏底模上，注入重结晶碳化硅配料泥浆，完全固化后脱模。
半成品修补及干燥
主体杆件可根据具体情况在上面进行各种型号的开槽、打孔等；
在端头预打出外螺纹头外径大小尺寸的孔，进深比外螺纹头插入深度+1.0~+3.0；若对于主体杆件半成品强度能够支撑外螺纹头粘接的，直接将外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致。螺母石蜡内芯在烘干炉内60℃加热，使石蜡熔化后进行边角修补。半成品修补完成后，在烘干炉内进行50℃的强制干燥至少10小时，确保水分完全消失后方可装窑。
装窑
干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。烧成设备采用真空感应烧结炉，烧成制度：温度2420℃，保温4小时，自然降温。其它与实施例一相同。

Claims (4)

1.重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，包括用重结晶碳化硅制作的主体杆件、外螺纹头、螺母，其特征在于制作方法如下：
（1）石膏模具制作
Figure 2013104829014100001DEST_PATH_IMAGE001
原型：主体杆件按照Ф-0.3/-0.4mm的放尺率按照图纸进行金属原型加工，外螺纹头、螺母选用市面销售的金属标准件做原型；
Figure 998573DEST_PATH_IMAGE002
将石膏粉按照重量比，膏水比为1.4―1.7∶1的比例混合，在搅拌桶中搅拌2―5分钟形成的石膏浆进行石膏模具制作，石膏模具采用对半开模的方式进行制作；
Figure 2013104829014100001DEST_PATH_IMAGE003
将制作的石膏模具进行烘干，温度在45―60℃条件下，烘干70―100小时；
（2）成型过程
所述主体杆件及外螺纹头按重结晶碳化硅配料制成泥浆缓慢注入模具，形成满足要求的壁厚，2―5小时脱模；所述螺母以石蜡做内芯，其内芯是将圆柱状石蜡在车床上加工成螺纹，外径比标准尺寸
+0.2~+0.3，长度与螺母石膏外模等长，注浆时石蜡内芯固定在石膏底模上，注入重结晶碳化硅配料泥浆，完全固化后脱模；
（3）半成品修补及干燥
Figure 821035DEST_PATH_IMAGE001
修补，主体杆件可根据具体情况在上面进行各种型号的开槽、
打孔；在端头预打出外螺纹头外径大小尺寸的孔，进深比外螺纹头插入深度+1.0~+3.0；若对于主体杆件半成品强度能够支撑外螺纹头粘接的，直接将外螺纹头粘接到主体杆件上，确保中心线一致，螺母石蜡内芯在烘干炉内60―75℃加热，使石蜡熔化后进行边角修补；
Figure 88069DEST_PATH_IMAGE002
干燥，半成品修补完成后，在烘干炉内进行50―80℃的强制干燥至少10小时，确保水分完全消失后方可装窑；
（4）装窑
干燥后的半成品放置在平整度低于2‰的石墨板上，并用石墨梁进行四周封堵，即可入窑按烧成工艺进行烧成。
2.根据权利要求1所述的重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，其特征在于所述的重结晶碳化硅配料制成泥浆，由结合剂、碳化硅粉经搅拌混合制得，其中按重量百分比；
原料重量百分比：D90―D10∕D50的碳化硅细粉45―55%和120―325目的碳化硅粗粉55―45%；
结合剂按碳化硅粉总重量的百分比加入：提供商德国司马公司X:25―38%，Y:45―65%，Z: 10―15%，水15―25%；
泥浆配制方法是按照比例称好碳化硅粉和结合剂，将结合剂加入搅拌桶中，搅拌10分钟，再加入碳化硅细粉，搅拌30分钟后加入碳化硅粗粉，集中搅拌16小时以上，性能达到流动性和比重要求，即可用来注浆使用。
3.根据权利要求1所述的重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，其特征在于所述的烧成工艺，烧成设备采用真空感应烧结炉，烧成制度：温度2420℃，保温2-6小时，自然降温。
4.根据权利要求1所述的重结晶碳化硅连接紧固件的制作方法，其特征在于所述配制的泥浆，其性能要求是流动性为28―60秒；比重为2.40―2.55g∕cm３。
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