CN111848203A - 一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具 - Google Patents

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CN111848203A CN202010743309.5A CN202010743309A CN111848203A CN 111848203 A CN111848203 A CN 111848203A CN 202010743309 A CN202010743309 A CN 202010743309A CN 111848203 A CN111848203 A CN 111848203A
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贾林涛
王梦千
张丹
邵忠
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University of Shanghai for Science and Technology
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Shaoxing Institute Of Shanghai University
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products

Abstract

本发明属于预制体制备技术领域，特别涉及一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具。本发明提供了一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法，包括以下步骤：采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品；在内模存在条件下，在所述碳纤维针刺预制体雏品外表面加罩外模进行整形处理，在所述内模和外模之间形成碳纤维针刺预制体。本发明采用内模为支撑体，通过内模和外模对初级预制体尺寸的控制和整形，保证了所得碳纤维针刺预制体具有较高的尺寸精度，进而有利于实现净尺寸碳纤维针刺预制体的获得。实施例测试结果表明，与碳/碳复合材料标准产品的尺寸相比，本发明提供的方法能够将碳纤维针刺预制体的余量尺寸控制在1mm以内。

Description

一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具
技术领域
本发明属于预制体制备技术领域，特别涉及一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具。
背景技术
碳/碳复合材料因其耐高温、强度高、耐腐蚀等优异的物理、化学性能，作为热场材料被广泛用于单晶炉和多晶炉中。目前，碳/碳复合材料的预制体多为碳纤维针刺预制体，市场上的碳纤维针刺预制体制作厂家大多在制备预制体时按照使用方提供的预制体图纸做一木制内模具，固定预制体内部尺寸形状，然后在木制内模具表面铺上一层10mm厚的泡沫层，按照碳布和网胎的类型和比例在泡沫层上铺层后，利用自动化纤维针刺机按照特定的针刺密度进行表面针刺，使碳布和网胎紧密结合在一起，然后交替铺碳布和网胎，接力穿刺，直至最后得到基本满足使用方厚度要求和密度的预制体。
当前市场上的碳纤维针刺预制体有以下问题：预制体制作工艺粗放，预制体供应方为了保证预制体使用方一定能加工出产品尺寸，会在使用方的图纸基础上放出合适的余量(一般为2～4mm)，且各处厚度均匀性较差；在碳纤维针刺预制体制备过程中，预制体制作厂家会在根据预制体局部的情况，比如局部密度不足或分层，而针对性的在此区域多针刺几下，造成预制体厚度均匀性差、密度均匀性差。预制体增厚和补针增密的做法一方面增加了预制体的生产成本，另一方面会导致在碳碳复合材料制备过程中因预制体结构不均一产生的流场不均，产生炭黑和结壳问题；预制体在运输和搬运过程中易发生尺寸变形，若直接用于生产碳/碳复合材料，极易发生分层和开裂。
因此，生产出符合使用方要求的净尺寸预制体，可以有效避免因预制体增厚和补针增密方法导致的流场不均的发生，同时实现预制体近净尺寸也对降低碳/碳复合材料的生产成本和提高碳/碳复合材料的产品质量具有重要作用，但目前尚无可实现碳纤维针刺预制体减薄兼顾整形的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具，本发明提供的方法可以有效降低预制体厚度，兼顾预制体减薄和整形，实现碳/碳复合材料在制备过程中的流场均匀化。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法，包括以下步骤：
采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品；
在内模存在条件下，在所述碳纤维针刺预制体雏品外表面加罩外模进行整形处理，在所述内模和外模之间形成碳纤维针刺预制体。
优选的，所述碳纤维针刺预制体雏品和碳纤维针刺预制体的尺寸独立地为：内径尺寸较产品要求尺寸减小2～3mm，外径尺寸较产品要求尺寸增加1～2mm，高度较产品要求尺寸增加2～3mm。
优选的，所述碳纤维针刺预制体雏品的密度为0.4～0.5g/cm3。
优选的，所述碳纤维针刺预制体雏品与内模的外表面之间的间隙为1～2mm。
优选的，所述碳纤维针刺预制体雏品的制作方法包括以下步骤：
(1)在内模的外表面铺一层泡沫层，将碳布和网胎在所述泡沫层表面铺层，利用针刺方法在三维Z向加入短切碳纤维；
(2)在针刺表面重复进行所述步骤(1)中碳布、网胎和短切碳纤维的增材操作，直至满足碳纤维针刺预制体雏品的尺寸要求和密度要求。
优选的，所述外模与碳纤维针刺预制体雏品之间的余量公差为0～1mm。
优选的，所述整形处理包括以下步骤：
将外模以中轴线垂直方向自上而下套设在碳纤维针刺预制体雏品外表面，保证内模外径和外模内径之间的距离为碳纤维针刺预制体厚度；所述内模和外模分别通过限位孔和限位块限制错动；
在外模外表面垂直方向自上而下方向施加压力，使内模和外模的下表面位于同一水平基准面；所述压力为1～30kg；
在外模外表面周向敲打后，维持外模外表面垂直方向自上而下方向的压力，完成整形；所述敲打的时间为20～40min；维持压力的大小为1～30kg，时间为18～30h。
优选的，所述碳纤维针刺预制体包括坩埚预制体、导流筒预制体、埚帮预制体、中保预制体、喉衬预制体或刹车盘预制体。
优选的，所述碳纤维针刺预制体在烧成使用前还包括尺寸整形处理。
本发明还提供了上述技术方案所述碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法使用的模具，包括内模和外模；使用时所述外模套设在所述内模外，所述内模和外模之间间隙的形状和尺寸与碳纤维针刺预制体的形状和尺寸相同。
本发明提供了一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法，包括以下步骤：采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品；在内模存在条件下，在所述碳纤维针刺预制体雏品外表面加罩外模进行整形处理，在所述内模和外模之间形成碳纤维针刺预制体。本发明采用内模为支撑体，通过内模和外模对初级预制体尺寸的控制和整形，保证了所得碳纤维针刺预制体具有较高的尺寸精度，进而有利于实现净尺寸碳纤维针刺预制体的获得。
实施例测试结果表明，与碳/碳复合材料标准产品的尺寸相比，本发明提供的方法能够将碳纤维针刺预制体的余量尺寸控制在1mm以内。
附图说明
图1为实施例1提供的坩埚预制体净尺寸成型整形处理截面示意图，其中，1为碳纤维针刺预制体，2为内模，3为外模。
具体实施方式
本发明提供了一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法，包括以下步骤：
采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品；
在内模存在条件下，在所述碳纤维针刺预制体雏品外表面加罩外模进行整形处理，在所述内模和外模之间形成碳纤维针刺预制体。
在本发明中，若如特殊说明，所述各原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体雏品的尺寸优选为：内径尺寸较产品要求尺寸减小2～3mm，外径尺寸较产品要求尺寸增加1～2mm，高度较产品要求尺寸增加2～3mm。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体雏品的密度优选为0.4～0.5g/cm3，更优选为0.42～0.48g/cm3。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体雏品与内模的外表面之间的间隙优选为1～2mm，更优选为1.2～1.8mm。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体雏品的制作方法优选包括以下步骤：
(1)在内模的外表面铺一层泡沫层，将碳布和网胎在泡沫层表面铺层，利用针刺方法在三维Z向加入短切碳纤维；
(2)在针刺表面重复进行所述步骤(1)中碳布、网胎和短切碳纤维的增材操作，直至满足碳纤维针刺预制体雏品的尺寸要求和密度要求。
本发明对所述泡沫层的厚度没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的碳纤维针刺预制体制备过程中的泡沫层厚度即可。本发明优选按照碳布和网胎的类型和比例在泡沫层上铺层，本发明对所述碳布和网胎的类型和比例没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的碳纤维针刺预制体中碳布和网胎的类型和比例即可。本发明对所述短切碳纤维没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的碳纤维针刺预制体中使用的短切碳纤维即可。本发明对所述铺层和短切碳纤维的用量没有特殊限定，以满足碳纤维针刺预制体烧成产品的参数为准。本发明对所述短切碳纤维的针刺密度没有特殊限定，以满足碳纤维针刺预制体密度为准，具体的，如30～40针/cm3，
在碳纤维针刺预制体制作的后期，本发明优选在接近碳纤维针刺预制体图纸设计尺寸的时候严格、多次测量碳纤维针刺预制体雏品的尺寸，监控尺寸误差，使碳纤维针刺预制体雏品尽可能达到成型净尺寸。
形成碳纤维针刺预制体雏品后，本发明在所述针刺碳纤维预制体雏品外表面套设外模。在本发明中，所述外模与碳纤维针刺预制体雏品之间的余量公差优选为0～1mm，更优选为0.2～0.8mm。
套设外模后，本发明在内模存在条件下进行整形处理，得到碳纤维针刺预制体。
下面结合图1，对本发明所述整形处理进行说明，图1中，1为碳纤维针刺预制体，2为内模，3为外模。
在本发明中，所述整形处理优选包括以下步骤：
将外模以中轴线垂直方向自上而下套设在碳纤维针刺预制体雏品外表面，保证内模外径和外模内径之间的距离为碳纤维针刺预制体厚度；所述内模和外模分别通过限位孔和限位块限制错动；
在外模外表面垂直方向自上而下方向施加压力，使内模和外模的下表面位于同一水平基准面；所述压力为1～30kg；
在外模外表面周向敲打后，维持外模外表面垂直方向自上而下方向的压力，完成整形；所述敲打的时间为20～40min；维持压力的大小为1～30kg，时间为18～30h。
本发明将外模以中轴线垂直方向自上而下套设在碳纤维针刺预制体雏品外表面，保证内模外径和外模内径之间的距离为碳纤维针刺预制体厚度；所述内模和外模分别通过限位孔和限位块限制错动。
在本发明中，所述整形处理优选在尺寸足够大的水平基准面上进行。本发明对所述限位孔和限位孔没有特殊限定，以能够保证内模和外模不会错动为准；此外，限位孔和限位孔有利于保证内模外径和外模内径之间的距离为碳纤维针刺预制体的厚度。
套设外模后，本发明在外模外表面垂直方向自上而下方向施加压力，使内模和外模的下表面位于同一水平基准面。
在本发明中，所述压力优选为1～30kg，更优选为5～25kg。
在外模外表面周向敲打后，维持外模外表面垂直方向自上而下方向的压力，完成整形。
在本发明中，所述敲打的时间优选为20～40min，更优选为25～35min；敲打用力优选为5～10kg，更优选为6～9kg。在本发明中，所述敲打的工具优选为绒布锤或橡胶锤。在本发明中，敲打后，维持压力的大小优选为1～30kg，更优选为5～25kg；时间优选为18～30h，更优选为20～28h。本发明通过敲打和维持压力，促进碳纤维针刺预制体内部应力的释放，有利于所得产品满足碳纤维针刺预制体产品的要求。
整形处理后，本发明优选还包括取下外模，观察碳纤维针刺预制体表面压痕，若碳纤维针刺预制体上压痕周向均匀，则表示已经满足净尺寸要求，如果压痕不均匀，有些地方压痕深，有些地方压痕很浅或没有压痕，证明碳纤维针刺预制体轴向厚度不均匀，局部需要补针以减小厚度，然后增加几层碳布或碳毡并针刺，直至达到指定的厚度，得到满足碳纤维针刺预制体产品图纸要求的碳纤维针刺预制体产品。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体的尺寸优选为：内径尺寸较产品要求尺寸减小2～3mm，外径尺寸较产品要求尺寸增加1～2mm，高度较产品要求尺寸增加2～3mm。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体包括坩埚预制体、导流筒预制体、埚帮预制体、中保预制体、喉衬预制体或刹车盘预制体。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体制作好后，优选将内模和外模分离出来，仅进行碳纤维针刺预制体的运输；在运输目的地对碳纤维针刺预制体进行烧成和机加工。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体在烧成使用前还包括尺寸整形处理。在本发明中，所述烧成使用前的尺寸整形处理与前述整形处理的方法相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述碳纤维针刺预制体的使用优选包括以下步骤：
将所述碳纤维针刺预制体依次进行烧结、再次整形、致密化和机械加工，得到碳/碳复合材料产品。
在本发明中，所述烧结的设备优选为碳化炉。在本发明中，所述烧结的温度优选为300～500℃，时间优选为2h。在本发明中，所述烧结的温度优选通过升温达到；所述升温的速率优选为60～120℃/h。在所述烧结的过程中，碳纤维表面的树脂烧结固化，并释放预制体内部应力，达到稳定预制体结构的目的。
在本发明中，所述烧结也会引起预制体的形变，将所述烧结后的产品进行再次整形，以消除烧结的形变量。在本发明中，所述再次整形后优选在烧结后产物的内外表面分别套设上内模和外模；所述再次整形的工艺与上述技术方案中的整形处理的工艺相同，在此不再赘述；所述再次整形中，维持压力的大小优选为50～100kg；维持压力的时间优选为20～28h，更优选为22～26h。在本发明中，所述再次整形前，优选将烧结所得产物进行降温；所述降温优选为自然降温；所述降温后的温度优选为200℃。
在本发明中，所述致密化的设备优选为沉积炉，更优选为化学气相沉积炉。
在本发明中，所述致密化优选包括以下步骤：
向再次整形所得产物中通入含碳气体，进行沉积，得到致密化的碳/碳材料产品。在本发明中，所述含碳气体优选为天然气或烷烃类气体。在本发明中，所述沉积的温度优选为900～1100℃，更优选为950～1050℃；时间优选为100～300h，更优选为125～275h；压力优选为3～30kPa，更优选为5～25kPa。在本发明中，所述致密化的温度优选通过升温得到；所述升温的速率优选为100～150℃/h。本发明通过致密化，将含碳气体中的碳元素提取出并填充至再次整形所得产物中。在本发明中，所述致密化后所得产物的密度优选≥1.45g/cm3。
在本发明中，减薄后的预制体更快速的致密化。并且后期产品机加更容易，切削量更少，机加速率更快，大大提高了碳/碳复合材料的生产效率。
本发明对所述机械加工的工艺没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的机械加工即可；本发明通过机械加工，进一步获得尺寸精确的碳/碳复合材料产品。
本发明还提供了上述技术方案所述碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法使用的模具，包括内模和外模；使用时所述外模套设在所述内模外，所述内模和外模之间间隙的形状和尺寸与碳纤维针刺预制体的形状和尺寸相同。
在本发明中，所述内模和外模的材料优选为木材。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法及模具进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1.预制体整形模具的制作：按照预制体产品图纸，考虑到预制体制作过程中的碳纤维毛刺，在预制体产品内径尺寸的基础上向内减小2mm作为预制体整形内模的尺寸，制作内模木质模具，在预制体产品外径尺寸的基础上向外增加1mm作为预制体整形模具的外模尺寸，按照预制体的尺寸情况保证内外模套装放置在水平基面上时，以内部空间可容纳预制体产品尺寸为准；
2.净尺寸预制体产品制作：严格按照产品的尺寸和密度要求，在内模具上按照一层碳布一层碳毡铺层，然后按针刺密度为30针/cm3补充z向的短切纤维，通过z向的短切碳纤维将碳布和碳毡针刺在一起，如此往复，直至针刺预制体尺寸接近净尺寸时，需要利用外模确定最后几层碳布和碳毡的层数；将内模和预制体放置在一水平基准面上，并用限位孔限定位置，避免来回错动，将与之相匹配的外模垂直从上至下放置在预制体表面，并用金属限位块固定，保证内外模间的距离为预制体产品的厚度，中轴线垂直方向自上而下在外模上加载5kg的压力24h，内模和外模的下表面位于同一基准面上，取下外模，观察预制体表面压痕，若预制体上压痕周向均匀，则表示已经满足净尺寸要求，如果压痕不均匀，有些地方压痕深，有些地方压痕很浅或没有压痕，证明预制体轴向厚度不均匀，局部需要补针以减小厚度，然后增加几层碳布或碳毡并针刺，直至达到指定的厚度，得到满足预制体产品图纸要求的预制体产品；
3.定型处理：将净尺寸预制体产品放到碳化炉中，按照60℃/h升温至300℃，保温2h释放预制体内部应力，自然降温至200℃左右取出，再次利用预制体整形模具放置在水平基准面上，套上烧结硬化后的预制体，限位块定好位，加装上外模并定位，中轴线垂直方向自上而下在外模上加50kg的压力22h，并用橡胶锤沿外模周向敲打，矫正释放内部应力后烧结变形的预制体；
4.致密化制备碳/碳复合材料：将整形后的预制体置于气相沉积炉中，按照100℃/h升温至1000℃，利用机械油泵抽真空至压力5kPa下，通入天然气，体取碳元素填充到纤维预制体的孔隙中，沉积300h使密度达到1.45g/cm3以上，得到碳/碳复合材料毛坯；
5.机加工成型。
实施例2
1.预制体整形模具的制作：按照预制体产品图纸，考虑到预制体制作过程中的碳纤维毛刺，在预制体产品内径尺寸的基础上向内减小1mm作为预制体整形内模的尺寸，制作内模木质模具，在预制体产品外径尺寸的基础上向外增加1mm作为预制体整形模具的外模尺寸，按照预制体的尺寸情况保证内外模套装放置在水平基面上时，以内部空间可容纳预制体产品尺寸为准；
2.净尺寸预制体产品制作：严格按照产品的尺寸和密度要求，在内模具上按照一层碳布一层碳毡铺层，然后按针刺密度为40针/cm3补充z向的短切纤维，通过z向的短切碳纤维将碳布和碳毡针刺在一起，如此往复，直至针刺预制体尺寸接近净尺寸时，需要利用外模确定最后几层碳布和碳毡的层数；将内模和预制体放置在一水平基准面上，并用限位孔限定位置，避免来回错动，将与之相匹配的外模垂直从上至下放置在预制体表面，并用金属限位块固定，保证内外模间的距离为预制体产品的厚度，中轴线垂直方向自上而下在外模上加载10kg的压力24h，内外模下表面位于同一基准面上，取下外模，观察预制体表面压痕，若预制体上压痕周向均匀，则表示已经满足净尺寸要求，如果压痕不均匀，有些地方压痕深，有些地方压痕很浅或没有压痕，证明预制体轴向厚度不均匀，局部需要补针以减小厚度，然后增加几层碳布或碳毡并针刺，直至达到指定的厚度，得到满足预制体产品图纸要求的预制体产品；
3.定型处理：将净尺寸预制体产品放到碳化炉中，按照100℃/h升温至400℃，保温1h释放预制体内部应力，自然降温至200℃左右取出，再次利用预制体整形模具放置在水平基准面上，套上烧结硬化后的预制体，限位块定好位，加装上外模并定位，中轴线垂直方向自上而下在外模上加80kg的压力24h，并用橡胶锤沿外模周向敲打，矫正释放内部应力后烧结变形的预制体；
4.致密化制备碳/碳复合材料：将整形后的预制体置于气相沉积炉中，按照120℃/h升温至1100℃，利用机械油泵抽真空至压力20kPa下，通入天然气，体取碳元素填充到纤维预制体的孔隙中，沉积200h使密度达到1.65g/cm3以上，得到碳/碳复合材料毛坯；
5.机加工成型。
实施例3
1.预制体整形模具的制作：按照预制体产品图纸，考虑到预制体制作过程中的碳纤维毛刺，在预制体产品内径尺寸的基础上向内减小1mm作为预制体整形内模的尺寸，制作内模木质模具，在预制体产品外径尺寸的基础上向外增加0.5mm作为预制体整形模具的外模尺寸，按照预制体的尺寸情况保证内外模套装放置在水平基面上时，以内部空间可容纳预制体产品尺寸为准；
2.净尺寸预制体产品制作：严格按照产品的尺寸和密度要求，在内模具上按照一层碳布一层碳毡铺层，然后按针刺密度为35针/cm3补充z向的短切纤维，通过z向的短切碳纤维将碳布和碳毡针刺在一起，如此往复，直至针刺预制体尺寸接近净尺寸时，需要利用外模确定最后几层碳布和碳毡的层数。将内模和预制体放置在一水平基准面上，并用限位孔限定位置，避免来回错动，将与之相匹配的外模垂直从上至下放置在预制体表面，并用金属限位块固定，保证内外模间的距离为预制体产品的厚度，中轴线垂直方向自上而下在外模上加载20kg的压力24h，内外模下表面位于同一基准面上，取下外模，观察预制体表面压痕，若预制体上压痕周向均匀，则表示已经满足净尺寸要求，如果压痕不均匀，有些地方压痕深，有些地方压痕很浅或没有压痕，证明预制体轴向厚度不均匀，局部需要补针以减小厚度，然后增加几层碳布或碳毡并针刺，直至达到指定的厚度，得到满足预制体产品图纸要求的预制体产品；
3.定型处理：将净尺寸预制体产品放到碳化炉中，按照120℃/小时升温至500℃，保温30min释放预制体内部应力，自然降温至200℃左右取出，再次利用预制体整形模具放置在水平基准面上，套上烧结硬化后的预制体，限位块定好位，加装上外模并定位，中轴线垂直方向自上而下在外模上加100kg的压力26h，并用橡胶锤沿外模周向敲打，矫正释放内部应力后烧结变形的预制体；
4.致密化制备碳碳复合材料：将整形后的预制体置于气相沉积炉中，按照150℃/h升温至1100℃，利用机械油泵抽真空至压力30kPa下，通入天然气，体取碳元素填充到纤维预制体的孔隙中，沉积150h使密度达到1.6g/cm3以上，得到碳/碳复合材料毛坯；
5.机加工成型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法，包括以下步骤：
采用针刺工艺在内模的外表面制作碳纤维针刺预制体雏品；
在内模存在条件下，在所述碳纤维针刺预制体雏品外表面加罩外模进行整形处理，在所述内模和外模之间形成碳纤维针刺预制体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体雏品和碳纤维针刺预制体的尺寸独立地为：内径尺寸较产品要求尺寸减小2～3mm，外径尺寸较产品要求尺寸增加1～2mm，高度较产品要求尺寸增加2～3mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体雏品的密度为0.4～0.5g/cm3。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体雏品与内模的外表面之间的间隙为1～2mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体雏品的制作方法包括以下步骤：
(1)在内模的外表面铺一层泡沫层，将碳布和网胎在所述泡沫层表面铺层，利用针刺方法在三维Z向加入短切碳纤维；
(2)在针刺表面重复进行所述步骤(1)中碳布、网胎和短切碳纤维的增材操作，直至满足碳纤维针刺预制体雏品的尺寸要求和密度要求。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述外模与碳纤维针刺预制体雏品之间的余量公差为0～1mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整形处理包括以下步骤：
将外模以中轴线垂直方向自上而下套设在碳纤维针刺预制体雏品外表面，保证内模外径和外模内径之间的距离为碳纤维针刺预制体厚度；所述内模和外模分别通过限位孔和限位块限制错动；
在外模外表面垂直方向自上而下方向施加压力，使内模和外模的下表面位于同一水平基准面；所述压力为1～30kg；
在外模外表面周向敲打后，维持外模外表面垂直方向自上而下方向的压力，完成整形；所述敲打的时间为20～40min；维持压力的大小为1～30kg，时间为18～30h。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体包括坩埚预制体、导流筒预制体、埚帮预制体、中保预制体、喉衬预制体或刹车盘预制体。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碳纤维针刺预制体在烧成使用前还包括尺寸整形处理。
10.一种权利要求1～9任一项所述碳纤维针刺预制体净尺寸成型的方法使用的模具，包括内模和外模；使用时所述外模套设在所述内模外，所述内模和外模之间间隙的形状和尺寸与碳纤维针刺预制体的形状和尺寸相同。
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