CN113574341A - 用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉 - Google Patents

用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉 Download PDF

Info

Publication number
CN113574341A
CN113574341A CN202080021703.6A CN202080021703A CN113574341A CN 113574341 A CN113574341 A CN 113574341A CN 202080021703 A CN202080021703 A CN 202080021703A CN 113574341 A CN113574341 A CN 113574341A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous preform
preform
porous
tool
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080021703.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113574341B (zh
Inventor
雷米·皮埃尔·罗伯特·布维尔
查尔斯·勒鲁
戈蒂埃·梅库森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Safran Ceramics SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Ceramics SA filed Critical Safran Ceramics SA
Publication of CN113574341A publication Critical patent/CN113574341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113574341B publication Critical patent/CN113574341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0056—Hangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5093—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with elements other than metals or carbon
    • C04B41/5096—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/003—Apparatus
    • C23C2/0032—Apparatus specially adapted for batch coating of substrate
    • C23C2/00322—Details of mechanisms for immersing or removing substrate from molten liquid bath, e.g. basket or lifting mechanism
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/0806—Charging or discharging devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/20—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0021—Charging; Discharging; Manipulation of charge of ceramic ware
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0887—Movement of the melt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27M—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2003/00—Type of treatment of the charge
    • F27M2003/13—Smelting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

一种用于拟由熔融金属渗透的多孔预制件(400)的支撑工具(100)，所述工具包括：‑机架(200)，包括两个悬杆(210、220)，每个悬杆沿第一方向(D1)纵向延伸，所述悬杆沿垂直于所述第一方向的第二方向(D2)彼此间隔地保持；‑多个可拆卸地安装在所述悬杆(210、220)上的多孔预制件支架(300)，每个支架包括第一部分(310)，所述第一部分通过沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向(D3)滑动的连接件与一个悬杆相连，以及第二部分(320)，所述第二部分从所述第一部分延伸并且包括能够通过点或线接触保持所述多孔预制件的支撑元件。

Description

用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉
技术领域
本发明涉及陶瓷基复合材料(CMC)部件制造的一般领域，其中多孔预制件被熔融金属渗透。本发明尤其涉及用于多孔预制件的支撑工具，该预制件将被熔融金属渗透。
背景技术
用于制造陶瓷基复合材料部件的不同方法是已知的。被称为“预浸”的方法是已知的，其中预浸有碳前体树脂的纱线以片材的形式放置，然后将其悬垂以获得纤维预制件。纤维状预制件经过模压、烘烤，最后由液态的金属(或金属合金)渗透(熔融状态下的渗透技术：“MI”表示“熔体渗透”)。同样已知的是被称为“粉浆浇注”的方法，在这种方法中，首先可以通过气体手段，例如通过气相化学渗透(CVI)，使编织的纤维预制件部分致密，然后将陶瓷粉末引入预致密的预制件中，例如通过浸泡在适当的粉浆中，最后用熔融金属(MI)渗透预制件，以最终实现部件的致密化。在所提出的一种或另一种方法中，预制件的渗透可以是反应性的，即熔融金属可以与预制件中已经存在的基体相反应。
传统上，由于渗透炉的设计，通过钳子夹住多孔预制件，多孔预制件一个接一个地渗透，预制件直接浸泡在熔融金属浴中，或通过排水材料与之接触，排水管例如可能是织物、毛毡、垫子或任何其他多孔材料。排水材料一方面与熔融金属接触，另一方面与待渗透的预制件接触，熔融金属通过排水材料转移到预制件并通过毛细管作用渗透到预制件中。
这种单独的渗透方式有几个缺点，特别是：
-在安装过程中存在损坏预制件的风险(冲击、坠落等),
-在渗透操作过程中，部件有掉落的风险，
-钳子夹住时有变形的风险，
-不可能增加一起加工的预制件的数量，
-缺乏对预制件在其环境中的定位的控制。
因此，最好能有一种解决方案，可以同时用熔融金属渗透几个多孔预制件，而且是以一种可靠和简单的方式进行。
发明内容
因此，本发明的目标是通过根据第一方面提出一种用于拟由熔融金属渗透的多孔预制件的支撑工具，允许熔融金属分批渗透多孔预制件，所述工具包括：
-机架，包括至少两个悬杆，每个悬杆沿第一方向纵向延伸，所述至少两个悬杆沿垂直于所述第一方向的第二方向彼此间隔地保持；
-多个可拆卸地安装在所述悬杆上的多孔预制件支架，每个支架包括第一部分，所述第一部分通过沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向滑动的连接件与一个悬杆相连，以及第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸并且包括能够通过点或线接触保持所述多孔预制件的支撑元件。
因此，本发明的工具允许将多个多孔预制件支撑在一起，并同时通过金属实现其渗透。此外，该工具包括用于多孔预制件的支架，该支架是可拆卸的，这使得负载的配置具有很大的灵活性。此外，每个支架安装在悬杆上，该悬杆沿与预制件朝向熔融金属浴或排水材料的移动方向相对应的方向滑动，这既可以避免支架摇摆，又可以在垂直平移时有一定自由度，特别是在预制件与熔融金属浴或排水材料接触期间。
根据本发明工具的一个特定方面，每个多孔预制件支架的第一部分包括沿第三方向延伸的两个凸耳，至少一个凸耳接合在一个悬杆上的凹槽中并沿第三方向延伸，每个凸耳在其自由端包括长方形孔，其中容纳一个悬杆上的悬轴。
根据本发明工具的另一个特定方面，每个悬杆包括一个或多个能够容纳悬轴的V形槽口。
V形槽口提供对支架在杆上的定位及其在该定位中的保持的控制，这有利于确保支撑工具的负载平衡。
根据本发明工具的一个实施方式，每个多孔预制件支架的第二部分包括沿第三方向延伸的两个纵臂，每个臂包括一个或多个能够与多孔预制件中存在的开口配合的夹紧构件。每个多孔预制件支架的第二部分的每个纵臂在其面对另一个臂的表面上还可以包括一个或多个凸台。凸台能够限制预制件的水平移动，这具有最小的接触(线性或点)。
根据本发明工具的另一个实施方式，每个多孔预制件支架的第二部分包括沿第二方向延伸的两个横臂，每个横臂包括沿第一方向延伸的突出部分，每个突出部分能够与多孔预制件上的槽口配合。每个多孔预制件支架的第二部分还可以包括防摇摆螺钉和/或位于第二部分下部的可调节止动件，以便将预制件保持在确定的平面内。
本发明的目的还包括一种用于通过熔融金属渗透多孔预制件的烤炉，该烤炉至少包括：
-根据本发明的支撑工具，所述工具的多个支架中的至少几个支架装载有多孔预制件，
-与支撑工具相连的质量测量装置，
-内部容积用于容纳熔融金属的坩埚，以及
-移动装置，其能够在第一配置和第二配置之间相对彼此移动坩埚或支撑工具，在所述第一配置中，多孔预制件在坩埚的内部容积之外，或距与坩埚的内部容积连通的排水材料有一定的距离，在所述第二配置中，多孔预制件至少部分存在于所述内部容积中或与所述排水材料接触。
本发明还涉及一种用熔融金属渗透多个多孔预制件的方法，该渗透是在根据本发明的烤炉中完成的，该方法包括：
-在根据本发明的支撑工具上装载多个多孔预制件，
-使多孔预制件直接或通过排水材料与熔融金属接触，
-用熔融金属渗透多孔预制件，
-在渗透过程中测量多孔预制件的质量，和
-当预制件的测量质量达到预定值时，将多孔预制件与熔融金属分离。
附图说明
图1是符合本发明实施方式的支撑工具的示意性透视图，
图2是图1的支撑工具的多孔预制件支架的示意性侧视图，
图3是图1的支撑工具的多孔预制件支架的示意性透视图，
图4是图1的支撑工具的多孔预制件支架的示意性前视图，
图5是装载有多个多孔预制件的图1的支撑工具的示意性透视图，
图6是使用图1的支撑工具通过熔融金属进行渗透的烤炉的示意性截面图，
图7是根据本发明另一实施方式的支撑工具支架的示意性透视图，
图8是用于图7的支撑工具的多孔预制件支架的示意性前视图，具有多孔预制件，
图9是图7的支撑工具的多孔预制件支架的示意性侧视图，
图10是图7的支撑工具的多孔预制件支架的示意性透视图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明一个实施方式的用于装载拟被熔融金属渗透的多孔预制件的支撑工具100。
支撑工具100包括机架200，机架200包括两个悬杆210和220，每个悬杆沿第一方向D1纵向延伸。悬杆210和220通过夹紧构件231连接到机架230，以便沿着垂直于第一方向D1的第二方向D2彼此间隔地保持。机架230在其中心部分连接至接口杆240，接口杆240拟连接至烤炉的质量测量装置，如下所述。
支撑工具100还包括多个支架300，每个支架300用于在熔融金属渗透期间保持多孔预制件400(图1中显示了单个支架300)。每个支架300包括第一部分310，该第一部分310旨在通过沿垂直于第一方向D1和第二方向D2的第三方向D3滑动的连接件连接到一个悬杆，以及第二部分320，该第二部分320从第一部分310延伸，并且包括能够通过点接触或线性接触保持多孔预制件的支撑元件。更准确地说，在这里描述的示例中，第一部分310在这里由包括长方形孔3110的第一凸耳311和包括长方形孔3120的第二凸耳312形成。通过将两个凸耳311和312分别放置在杆的一侧和另一侧，使所述凸耳的长方形孔3110和3120位于杆的上方，将支架300安装在其中一个悬杆(此处为杆210)上，如图2和图3所示。然后，悬轴250位于长方形孔3110和3120中，以便将支架300固定在杆210上。在其保持位置，悬轴250支撑在杆210上，并支撑支架300的凸耳311和312。根据本发明的一个特征，每个悬杆210、220在其上部包括多个V形槽口，分别为211和221，悬轴250将放置在槽口中。V形槽口提供对支架在杆上的定位及其在该定位中的保持的控制，这有利于确保支撑工具的负载平衡。根据本发明的另一特征，每个悬杆210、220包括至少在每个杆的一个侧边上分别存在的凹槽212和222。每个凹槽212、222沿第三方向D3延伸，其宽度略大于拟容纳在这些凹槽之一中的凸耳311或312的宽度。凹槽212和222允许在支架300安装在悬杆上时阻止其旋转，同时允许这些支架沿第三方向D3平移。
根据特定实施方式，每个支架300的第二部分320包括沿第三方向D3延伸的两个纵臂321和322，每个臂包括一个或多个能够与纤维预制件上的开口配合的夹紧构件。在这里描述的示例中，纵臂321配备有与臂321上的第一定心开口3211配合的第一定心螺钉3210，定心螺钉3210包括与设置在定心开口3211中的螺纹(taped thread)配合的螺纹。纵臂322配备有第二和第三定心螺钉3220和3221，分别与臂322上的第二定心开口3222和第三定心开口3223配合，定心螺钉3220和3221包括与设置在定心开口3222和3223中的螺纹(tapedthread)配合的螺纹。
每个支架300都装载有纤维预制件400。在这里描述的示例中，预制件400对应于涡轮环段的预制件，例如陶瓷基复合材料(CMC)的航空发动机高压涡轮环。文件US2018/0142572中特别描述了通过组装多个环段生产CMC材料涡轮环的过程。
每个多孔预制件400具有近似于待生产环段的形状。每个预制件400具有大体上为倒置π形状的横截面，具有环形底座410，其内表面旨在限定涡轮中的气流。凸耳420和430从环形底座410的外表面延伸，凸耳允许将环形扇区连接到环形支撑结构，如文件US 2018/0142572中所述。
为了生产多孔预制件400，可以使用陶瓷纤维纱线，例如日本公司Nippon Carbon以“Hi-Nicalon S”的名称销售的SiC纤维纱线或碳纤维纱线。预制件优选通过三维编织或多层编织生产，提供分离区，允许分离对应于凸耳420和410的预制件部分。
如图所示，编织可以是互锁型的。可以使用其他三维或多层编织图案，例如多丝或多缎。可以参考文件WO 2006/136755。
织造后，形成坯料以获得环段预制件，该预制件通过陶瓷基体相的气相化学渗透(CVI)进行固结，以便能够保持其形状并形成多孔预制件400。
一旦装载到本发明的支撑工具中，纤维预制件400就通过液态硅渗透(“熔融渗透”)而被致密化。
如图1至图4所示，通过将凸耳420和430放置在支架300的两个纵臂321和322之间，然后拧紧定心螺钉3210、3220和3221，直到这些螺钉中的每一个的自由端分别穿透凸耳420和430上的开口421、431和432(图3和4)，将每个多孔预制件400放置在支架300上。定心螺钉允许多孔预制件400通过开口421、431和432直直悬挂，且接触最小(线性或点)。根据特定特征，支架300的纵臂321和322分别在面向多孔预制件400的表面上包括凸台3214、3215和3224、3225，其允许限制预制件的水平移动，这具有最小接触(线性或点)。
装载多孔预制件400后，通过将两个凸耳311和312放置在杆的一侧和另一侧，并将悬轴250插入凸耳311和312的长方形孔3110和3120，将每个支架300安装在一个悬杆上，如前所述。
本发明的支撑工具可支撑可变数量的多孔预制件。如图5所示，此处描述的支撑工具100可支撑多达八个多孔预制件400。当然，根据需要和本发明支撑工具的尺寸，这可以支撑更多或更少数量的多孔预制件。然而，应注意在每个悬杆上具有相同数量的多孔预制件，并对称分布，以平衡支撑工具，且不干扰渗透期间的质量测量。
图6显示了根据本发明一个实施方式的烤炉1的剖面图，该烤炉可用于根据本发明的渗透方法中。烤炉1包括密封外壳2，其内部有坩埚4，坩埚4具有包含熔融金属6的内部容积，支撑工具100包括多个支架300，每个支架300均装载有多孔预制件400，如前所述。
坩埚4可以是陶瓷材料。熔融金属6例如可以是硅或硅合金。此处，烤炉1配备有感应加热系统10，感应加热系统10包括感应线圈12和感应器14，其位于烤炉1的外壳2内的坩埚4和预制件8周围。加热系统还包括以已知方式连接到线圈12的高频发生器16，以便通过线圈12产生可变磁场。感应器14例如可以是石墨圆柱体。烤炉1还可以配备真空泵18，真空泵18与外壳2内部流体连通，以便在真空下完成渗透方法。应注意的是，可使用所示之外的另一种类型的烤炉，尤其是烤炉可包括电阻加热系统而不是感应系统。
烤炉1包括预制件质量测量装置400，在这里对应于弹簧秤类型的天平20，支撑工具400通过支撑工具100的接口杆240从其悬挂。在该示例中，天平20位于烤箱2的外壳2之外，在外壳2上方。当然，在不脱离本发明的范围的情况下可以使用其他质量测量装置。
烤箱1还包括移动装置，该移动装置包括千斤顶24，该千斤顶24具有安装坩埚4的杆26。在此示例中，千斤顶24位于烤箱1的外壳2之外，在外壳2下方。以这种方式，千斤顶20允许坩埚4在烤炉1的外壳2内竖直平移移动，特别是在支撑工具100上存在的多孔预制件400的方向上移动。因此，坩埚4可在外壳2中竖直移动。在未显示的一种变体中，坩埚可安装在烤炉中固定，且预制件可竖直平移移动。
在所示的示例中，烤炉1还包括用于控制预制件和坩埚之间的相对位置的系统28，该系统配置为根据由天平20测量的预制件400质量的变化来控制千斤顶24。该控制系统28例如可以是可编程逻辑控制器或配备有输入/输出采集板的计算机。控制系统28可以接收来自天平20的电信号作为输入，并将控制信号作为输出发送到千斤顶24。
多孔预制件400的渗透通过将所述预制件与熔融金属6接触来实现，所述熔融金属6例如可以是硅或硅合金，熔融金属通过毛细管作用渗透预制件的孔隙。接触可以是直接的，即预制件直接浸泡在熔融金属浴中，或通过将预制件与一个或多个排水材料(图6中未显示)接触来间接接触，这些排水材料本身与熔融金属浴接触，然后通过毛细作用引向预制件。预制件是否与熔融金属接触，以及因此控制熔融金属对预制件的渗透，是通过控制千斤顶24来完成的。当天平20测量对应于预制件所需致密化水平的预定质量增益时，熔融金属6对预制件400的渗透结束。然后获得CMC材料的部件(此处为环段)，其包含由基体致密化的纤维增强体。
图7至图10示出了用于本发明支撑工具的支架的另一实施方式。在图7、8和9中，支架500和之前描述的支架300的不同之处在于支架的第二部分。更准确地说，与已经描述的支架300一样，支架500包括由包括长方形孔5110的第一凸耳511和包括长方形孔5120的第二凸耳512形成的第一部分510。如前所述，通过将两个凸耳511和512分别放置在杆的一侧和另一侧，并将悬轴250插入凸耳511和512的长方形孔5110和5120中(图8)，每个支架500可以安装在支撑工具的悬杆上，例如前面描述的支撑工具100的悬杆210。
支架500还包括从第一部分510延伸的第二部分520。第二部分520旨在支撑多孔预制件600，此处对应于涡轮环段的预制件，例如陶瓷基复合材料(CMC)复合材料的航空发动机高压涡轮环。文件US2018/0142572中特别描述了通过组装多个环段生产CMC材料涡轮环的过程。每个多孔预制件600具有与待生产环段类似的形状，并具有基本为倒置π形状的横截面，该横截面具有环形底座610，该环形底座的内表面用于限定涡轮机中的气流，以及从环形底座610的外表面延伸的凸片(tab)620和630。
每个支架500的第二部分520包括沿第三方向D3延伸的纵臂521和沿方向D2在纵臂521每侧延伸的两个横臂522和523。第一突出部分5220通过夹紧螺钉5222安装在横臂522上，突出部分5220从臂522沿方向D1延伸，并具有自由端5221。第二突出部分5230通过夹紧螺钉5232安装在横臂523上，突出部分5230从臂523沿方向D1延伸，并具有自由端5231。如图8和图10所示，第一和第二凸出部分5220和5230的自由端5221和5231能够分别与分别形成在多孔预制件环形底座610的圆周边缘613和614上的第一槽口611和第二槽口612配合。如图10所示，通过将突出部分5220和5230的自由端5221和5231分别接合在槽口611和612中，将每个多孔预制件600放置在支架500上，然后通过自由端5221和5231将预制件600保持悬浮状态(图8和9)。可使用可拆卸垫片5223和5233，以相对于槽口611和612之间沿方向D2的间距调整突出部分5220和5230的气隙。通过突出部分5220和5230悬挂预制件600不需要在预制件的凸片上存在开口，如前面所述的开口421、431和432，当预制件不用于连接或保持环段时，可避免在预制件中加工开口的操作。
根据支架500的可选特征，其可包括防摇摆螺钉524，其螺纹杆5241拧入位于纵臂521上部的开口525中。防摇摆螺钉524的头部5240阻止预制件600的摇动(图9)。
根据支架500的另一可选特征，其可包括位于纵臂521上部的固定止动件526，以便通过点接触限制多孔预制件在方向D1上的平移。
仍然根据支架500的另一个可选特征，这可包括位于纵臂521下部的可调节止动件527，以便通过点接触限制多孔预制件在突出部分上的旋转，从而在用熔融金属渗透预制件的操作期间沿平行于方向D3的水平面定位预制件。可调节止动件527通过与位于纵臂521下部的开口528拧紧来配合。
与支架300一样，支架500允许仅通过几个点接触可靠地保持多孔预制件，这允许优化熔融金属对预制件的渗透，同时促进和确保预制件在支撑工具上的装载。对于支架300或500，根据本发明的支撑工具允许形成载荷，每个载荷包括多个多孔预制件，从而允许在渗透炉中批量加工。

Claims (10)

1.一种用于拟由熔融金属渗透的多孔预制件(400)的支撑工具(100)，所述工具包括：
-机架(200)，包括至少两个悬杆(210、220)，每个悬杆沿第一方向(D1)纵向延伸，所述至少两个悬杆沿垂直于所述第一方向的第二方向(D2)彼此间隔地保持；
-多个可拆卸地安装在所述悬杆(210、220)上的多孔预制件支架(300)，每个支架包括第一部分(310)，所述第一部分通过沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向(D3)滑动的连接件与一个悬杆相连，以及第二部分(320)，所述第二部分从所述第一部分延伸并且包括能够通过点或线接触保持所述多孔预制件的支撑元件。
2.根据权利要求1所述的工具，其中每个多孔预制件支架的所述第一部分(310)包括沿所述第三方向(D3)延伸的两个凸耳(311、312)，至少一个凸耳(311)接合在一个悬杆(210)上的凹槽(212)中并沿所述第三方向延伸，每个凸耳(311；312)在其自由端包括长方形孔(3110；3120)，其中容纳抵靠在一个悬杆上的悬轴(250)。
3.根据权利要求2所述的工具，其中每个悬杆(210；220)包括一个或多个能够接收悬轴的V形槽口(211；221)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的工具，其中每个多孔预制件支架的所述第二部分(320)包括沿所述第三方向延伸的两个纵臂(321、322)，每个臂包括一个或多个能够与多孔预制件(400)中存在的开口(421、431、432)配合的夹紧构件(3210、3220、3221)。
5.根据权利要求4所述的工具，其中每个多孔预制件支架(300)的所述第二部分(320)的每个纵臂(321；322)在其面对另一个臂的表面上包括一个或多个凸台(3214、3215、3224、3225)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的工具，其中每个多孔预制件支架的所述第二部分(520)包括沿所述第二方向延伸的两个横臂(522、523)，每个横臂包括沿所述第一方向(D1)延伸的突出部分(5220；5230)，每个突出部分(5220；5230)能够与多孔预制件(600)上的槽口(611；612)配合。
7.根据权利要求6所述的工具，其中每个多孔预制件支架(600)的所述第二部分(520)包括防摇摆螺钉(524)。
8.根据权利要求6或7所述的工具，其中每个多孔预制件支架(500)的所述第二部分(520)包括位于所述第二部分下部的可调节止动件(528)。
9.一种用于通过熔融金属(6)渗透多孔预制件(8)的烤炉(1)，所述烤炉至少包括：
-根据权利要求1至8中任一项所述的支撑工具(100)，所述工具的多个支架中的至少几个支架装载有多孔预制件(400)，
-与所述支撑工具相连的质量测量装置(20)，
-内部容积用于容纳熔融金属(6)的坩埚(4)，以及
-移动装置(24)，其能够在第一配置和第二配置之间相对彼此移动所述坩埚或所述支撑工具，在所述第一配置中，所述多孔预制件(400)在所述坩埚(4)的内部容积之外，或距与所述坩埚的内部容积连通的排水材料有一定的距离，在所述第二配置中，所述多孔预制件(400)至少部分存在于所述内部容积中或与所述排水材料接触。
10.一种用熔融金属渗透多个多孔预制件(400)的方法，所述渗透是在根据权利要求9所述的烤炉中完成的，所述方法包括：
-在根据权利要求1-8中任意性所述的支撑工具(100)上装载多个多孔预制件(400)，
-使多孔预制件(400)直接或通过排水材料与熔融金属(6)接触，
-用熔融金属(6)渗透多孔预制件(400)，
-在渗透过程中测量所述多孔预制件的质量，和
-当所述预制件的测量质量达到预定值时，将所述多孔预制件与所述熔融金属分离。
CN202080021703.6A 2019-03-19 2020-03-12 用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉 Active CN113574341B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902822 2019-03-19
FR1902822A FR3093938B1 (fr) 2019-03-19 2019-03-19 Outillage de support pour préformes poreuses à infiltrer et four utilisant un tel outillage
PCT/FR2020/050522 WO2020188196A1 (fr) 2019-03-19 2020-03-12 Outillage de support pour preformes poreuses a infiltrer et four utilisant un tel outillage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113574341A true CN113574341A (zh) 2021-10-29
CN113574341B CN113574341B (zh) 2023-10-27

Family

ID=67441380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080021703.6A Active CN113574341B (zh) 2019-03-19 2020-03-12 用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220170143A1 (zh)
EP (1) EP3941660B1 (zh)
CN (1) CN113574341B (zh)
FR (1) FR3093938B1 (zh)
WO (1) WO2020188196A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1654715A (zh) * 2004-08-10 2005-08-17 山东大学 一种用于近化学计量比铌酸锂晶体生长的悬挂坩埚及生长方法
CN102145895A (zh) * 2011-05-16 2011-08-10 大连隆田科技有限公司 一种浅熔池真空熔炼提纯多晶硅的方法及设备
CN102912416A (zh) * 2012-10-25 2013-02-06 宁夏日晶新能源装备股份有限公司 新型多晶炉加热装置
CN103966666A (zh) * 2014-05-20 2014-08-06 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 多晶硅装料设备及其控制方法
CN204265893U (zh) * 2014-11-13 2015-04-15 宁晋晶兴电子材料有限公司 一种单晶炉投料用表皮料吊具
CN204625838U (zh) * 2015-04-30 2015-09-09 邢台晶龙电子材料有限公司 一种单晶炉二次加料自锁吊具
WO2018162829A1 (fr) * 2017-03-08 2018-09-13 Safran Ceramics Procede d'infiltration d'une preforme poreuse

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7415844B2 (en) * 2001-06-25 2008-08-26 Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. Device for manufacturing a preform for optical fibres through chemical deposition
DE10350273B4 (de) * 2003-10-28 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von preformbasierten Verbundwerkstoffen
FR2887601B1 (fr) 2005-06-24 2007-10-05 Snecma Moteurs Sa Piece mecanique et procede de fabrication d'une telle piece
FR3036433B1 (fr) 2015-05-22 2019-09-13 Safran Ceramics Ensemble d'anneau de turbine avec maintien par crabotage
CN205270846U (zh) * 2015-08-18 2016-06-01 河北丰德机械制造有限公司 一种阀门铸造用浇包转运支撑架
CN107673187A (zh) * 2017-11-07 2018-02-09 河南恒远恒山工业有限公司 一种叉车式起重机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1654715A (zh) * 2004-08-10 2005-08-17 山东大学 一种用于近化学计量比铌酸锂晶体生长的悬挂坩埚及生长方法
CN102145895A (zh) * 2011-05-16 2011-08-10 大连隆田科技有限公司 一种浅熔池真空熔炼提纯多晶硅的方法及设备
CN102912416A (zh) * 2012-10-25 2013-02-06 宁夏日晶新能源装备股份有限公司 新型多晶炉加热装置
CN103966666A (zh) * 2014-05-20 2014-08-06 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 多晶硅装料设备及其控制方法
CN204265893U (zh) * 2014-11-13 2015-04-15 宁晋晶兴电子材料有限公司 一种单晶炉投料用表皮料吊具
CN204625838U (zh) * 2015-04-30 2015-09-09 邢台晶龙电子材料有限公司 一种单晶炉二次加料自锁吊具
WO2018162829A1 (fr) * 2017-03-08 2018-09-13 Safran Ceramics Procede d'infiltration d'une preforme poreuse

Also Published As

Publication number Publication date
EP3941660A1 (fr) 2022-01-26
CN113574341B (zh) 2023-10-27
FR3093938B1 (fr) 2021-02-26
FR3093938A1 (fr) 2020-09-25
US20220170143A1 (en) 2022-06-02
EP3941660B1 (fr) 2023-11-08
WO2020188196A1 (fr) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2226250C2 (ru) Устройство для загрузки изделий на термообработку
CN110686967B (zh) 一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置与测试方法
CN113574341B (zh) 用于渗透多孔预制件的支撑工具和使用所述工具的烤炉
CN109562976B (zh) 在炉中定位光学预制件的系统和方法
US6519977B2 (en) Optical fiber preform suspending and supporting apparatus and optical fiber preform processing apparatus
CN105609399A (zh) 等离子体处理装置
KR102429617B1 (ko) 광섬유용 와이어 드로잉 노의 시일 구조, 광섬유의 제조 방법
WO2018077374A1 (en) Suspending device for optical fibre preforms
US20180283791A1 (en) Workpiece carrier and method for its production
KR101977376B1 (ko) 증착 장치
CN218860121U (zh) 一种石英玻璃管棒母材的装载装置
US6835247B2 (en) Rod replenishment system for use in single crystal silicon production
JP2012082127A (ja) ガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉
US5064588A (en) Method of manufacturing elongate ceramic articles
US20010022034A1 (en) Calibrating body
CN109295439B (zh) 装挂夹具、化学镀镍的加工方法及加工后的零件
FR3063724A1 (fr) Procede d'infiltration d'une preforme poreuse et four associe
JP2000203862A (ja) 光ファイバ母材製造用加熱炉のタ―ゲット棒吊下げ保持部
CN113651235B (zh) 一种起重机吊具定位机构及定位方法
KR101120730B1 (ko) 광섬유 모재의 연신 방법
CN208414626U (zh) 一种双坩埚结构
CN208516760U (zh) 一种铸铁平板的起吊装置
CN111321457A (zh) 分体式导流筒
CN215856380U (zh) 一种用于电解精炼的吊篮
CN212584898U (zh) 一种安装结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant