CN109429387A - 一种碳纤维发热管的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维发热管的加工工艺，其技术方案要点是包括如下步骤：将碳纤维编织成长条状的碳纤维丝；将所得的碳纤维丝用编织机编织成碳纤维条；将所得的碳纤维条交错的缠绕在石英管上；对缠绕在石英管上的碳纤维条进行成型处理；对成型处理后的碳纤维条进行固化处理；将固化后的碳纤维条的两端连接电极；将接入电极后的碳纤维条、钼杆以及钼片按照顺序连接好后装入到纳米加热石英管中；对纳米加热石英管的两端进行封装处理；将封装处理后的纳米加热石英管两端的电极上焊接导线；对焊接导线后的纳米加热石英管进行抽真空处理或向纳米加热石英管充入惰性气体。本发明加工出的碳纤维发热管上的碳纤维条的稳定性高、使用寿命更长。

Description

一种碳纤维发热管的加工工艺

技术领域

本发明涉及一种电热元件领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维发热管的加工工艺。

背景技术

以金属材料为发热体的电加热技术已在各个领域得到了广泛的应用。但是金属丝在高温状态下表面易氧化，由于氧化层不断的增厚，造成了有效通过电流的面积减小，增大了电流的负荷，因此易烧断。碳纤维以其固有的特性赋予了其复合材料优异的性能，它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，从而为其在电热行业中的应用提供了可能和必然。

采用传统加工工艺加工出的碳纤维发热管的内部为棒状或束状的碳纤维，在同等体积的外管内所能容纳的发热纤维较少，稳定性不高，使用寿命较短，为此我们提供一种碳纤维发热管的加工工艺，使得经该工艺加工出的碳纤维发热管能具有稳定性强、使用寿命长等优点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种能使得加工出的碳纤维发热管稳定性高、使用寿命更长的加工工艺。

为实现上述主要目的，本发明采用如下技术方案：一种碳纤维发热管的加工工艺，包括如下步骤：

1)将碳纤维编织成长条状的碳纤维丝；

2)将步骤1)所得的碳纤维丝用编织机编织成碳纤维条；

3)将步骤2)所得的碳纤维条交错的缠绕在石英管上；

4)对步骤3)中缠绕在石英管上的碳纤维条进行成型处理；

5)对步骤4)中成型处理后的碳纤维条进行固化处理；

6)将步骤5)中固化后的碳纤维条的两端连接电极；

7)将步骤6)中接入电极后的碳纤维条、钼杆以及钼片按照顺序连接好后装入到纳米加热石英管中；

8)对步骤7)中的纳米加热石英管的两端进行封装处理；

9)将步骤8)中封装处理后的纳米加热石英管两端焊接导线；

10)对步骤9)中焊接导线后的纳米加热石英管进行抽真空处理或向纳米加热石英管充入惰性气体。

作为优选，步骤3)中的成型处理包括如下步骤：

步骤a、取成型剂；

步骤b、将石英管连同碳纤维条整体都浸泡于成型剂内；

步骤c、浸泡1～2h之后，将石英管与碳纤维条整体取出。

作为优选，步骤a中的成型剂由树脂与固化剂按照10：1的比例配比而成。

作为优选，步骤5)中的固化处理包括如下步骤：

步骤一、将固化炉的温度加热到2000℃±10℃；

步骤二、将碳纤维条放入到固化炉内进行热处理；

步骤三、1～1.5小时后取出固化炉内的碳纤维条。

作为优选，缠绕在石英管上的碳纤维条的两端还套设有石英柱。

本发明相对现有技术相比具有：在石英管的两端增设有石英柱，石英柱套在碳纤维条上，从而就可以利用石英柱来实现碳纤维条的紧固，避免了因碳纤维条的滑动而带来的局部温度过高的现象；同时由于纳米加热石英管内为真空，而且还具有一定长度的冷却区，这样就能使得纳米加热石英管能够承受较高的温度，两端的压头不容易爆裂开口，从而能够有效延长纳米加热石英管的使用寿命，而且即使在纳米加热石英管发生爆裂时，也不会产生爆炸效果，进而能确保使用的安全性。

具体实施方式

一种碳纤维发热管的加工工艺，包括下面的步骤：

第一步、根据发热管的型号以及需要的碳纤维条的长度，将碳纤维编织成长条状的碳纤维丝；

第二步、将长条状的碳纤维丝用编织机进行编织，把碳纤维丝编织成3mm左右的碳纤维条；

第三步、把碳纤维条交叉缠绕在石英管上，布满石英管的表面，利用石英管对碳纤维条形成初步的支撑；

第四步、对中缠绕在石英管上的碳纤维条进行成型处理，该成型处理包括下面的步骤：

步骤a、把树脂与固化剂按照10:1的比例配成成型剂；

步骤b、将石英管连同碳纤维条整体都浸泡到成型剂内；

步骤c、浸泡1～2h之后，将石英管与碳纤维条再整体取出。

其中，浸泡时长为1～2h，碳纤维条的浸泡时长最好为1.5小时，因为1.5小时的浸泡时长，成型剂的渗透效果基本达到最大化，也就是说此时的碳纤维条能达到一个较佳的浸泡效果，实现对碳纤维条的初步定型，增强整个碳纤维条的硬度的目的，同时考虑到浸泡的时间再延长，对于碳纤维条的成型效果改变不大，故最好浸泡1.5小时，这样又能在一定程度上节约碳纤维条的浸泡时间，提高了生产效率。

第五步、对成型处理后的碳纤维条进行固化处理，该固化处理包括下面的步骤：

步骤一、首先将固化炉的温度加热到2000℃左右，温度差值左右不超过10℃；

步骤二、再将碳纤维条放入到固化炉内进行热处理；

步骤三、热处理1～1.5小时后从固化炉内取出碳纤维条。

在将碳纤维条装入纳米加热石英管内之前，对碳纤维条进行了固化处理，进一步提高了碳纤维条的硬度，这样在碳纤维条装入纳米加热石英管内之后，碳纤维条就具有较高的稳定性，不会发生倾斜现象，避免了碳纤维条与纳米加热石英管内壁的接触，从而也就不会造成纳米加热石英管内壁的局部温度过高，进而延长了碳纤维发热管的使用寿命。

需要说明的是，固化炉的温度控制在2000℃的时候，碳纤维条的固化效果最好，得到的碳纤维条的硬度最高。

第六步、在固化后的碳纤维条的两端连接电极；

第七步、取一根纳米加热石英管,将石英管和缠绕于石英管上的碳纤维条、钼杆以及钼片按照顺序连接好后装入到纳米加热石英管内,其中钼杆的一端和电极连，另一端和钼片连，而钼片则和绝缘瓷连接在一起，钼片和电极之间的区域形成冷却区，并保证纳米加热石英管两端的冷却区均具有一定的长度。

在该步骤中，考虑到缠绕在石英管上的碳纤维条会沿着石英管的长度方向进行滑动，造成石英管上的碳纤维条局部紧凑，致使紧凑处碳纤维条发热过多而温度过高，故在石英管的两端还增设有石英柱，石英柱套在碳纤维条上，从而就可以利用石英柱来实现碳纤维条的紧固，避免了因碳纤维条的滑动而带来的局部温度过高的现象。

同时也可以在碳纤维条和钼杆的连接处也增设石英套柱，使石英套柱能够紧紧的将碳纤维条和钼杆固定在一起，避免在加热过程中钼杆和碳纤维条的脱离，影响到加热效果。

确保纳米加热石英管两端的冷却区具有一定的长度，因为这样能够有利于碳纤维条在加热过程中的冷却，进一步延长碳纤维条的使用寿命。

第八步、在纳米加热石英管的两端分别进行加热挤压，加热软化后的纳米加热石英管在模具的夹持下，使其两端分别各形成一个压头，实现纳米加热石英管内部的密封，完成纳米加热石英管的封装，同时要保证这两个钼片分别对应的固定在这两个压头中。

第九步、在纳米加热石英管两端分别固定绝缘瓷，钼片固定位于绝缘瓷内，将导线和钼片焊接在一起，这样导线就可以通过钼片实现和纳米加热石英管内部的钼杆、电极的连接。

第十步、在纳米加热石英管的冷却区上开设一个排气孔，从排气孔对向纳米加热石英管进行抽真空，抽真空完成后将排气孔封住。

在冷却区开设排气孔，这样就不会在纳米加热石英管的中部形成薄弱点，有效的防止了纳米加热石英管在发热过程中的破裂，同时由于纳米加热石英管内为真空，而且还具有一定长度的冷却区，这样就能使得纳米加热石英管能够承受较高的温度，两端的压头不容易爆裂开口，从而能够有效延长纳米加热石英管的使用寿命，而且即使在纳米加热石英管发生爆裂时，也不会产生爆炸效果，进而能确保使用的安全性。

当然也可以从排气孔向纳米加热石英管内充入惰性气体，这样也能达到同样的效果，此次不作赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种碳纤维发热管的加工工艺，包括如下步骤：

1)将碳纤维编织成长条状的碳纤维丝；

2)将步骤1)所得的碳纤维丝用编织机编织成碳纤维条；

3)将步骤2)所得的碳纤维条交错的缠绕在石英管上；

4)对步骤3)中缠绕在石英管上的碳纤维条进行成型处理；

5)对步骤4)中成型处理后的碳纤维条进行固化处理；

6)将步骤5)中固化后的碳纤维条的两端连接电极；

7)将步骤6)中接入电极后的碳纤维条、钼杆以及钼片按照顺序连接好后装入到纳米加热石英管中；

8)对步骤7)中的纳米加热石英管的两端进行封装处理；

9)将步骤8)中封装处理后的纳米加热石英管两端焊接导线；

10)对步骤9)中焊接导线后的纳米加热石英管进行抽真空处理或向纳米加热石英管充入惰性气体。

2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：步骤3)中的成型处理包括如下步骤：

步骤a、取成型剂；

步骤b、将石英管连同碳纤维条整体都浸泡于成型剂内；

步骤c、浸泡1～2h之后，将石英管与碳纤维条整体取出。

3.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于：步骤a中的成型剂由树脂与固化剂按照10：1的比例配比而成。

4.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：步骤5)中的固化处理包括如下步骤：

步骤一、将固化炉的温度加热到2000℃±10℃；

步骤二、将碳纤维条放入到固化炉内进行热处理；

步骤三、1～1.5小时后取出固化炉内的碳纤维条。

5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：缠绕在石英管上的碳纤维条的两端还套设有石英柱。