DE69631800T2 - METHOD FOR MAINTAINING BRAKES - Google Patents
METHOD FOR MAINTAINING BRAKES Download PDFInfo
- Publication number
- DE69631800T2 DE69631800T2 DE69631800T DE69631800T DE69631800T2 DE 69631800 T2 DE69631800 T2 DE 69631800T2 DE 69631800 T DE69631800 T DE 69631800T DE 69631800 T DE69631800 T DE 69631800T DE 69631800 T2 DE69631800 T2 DE 69631800T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carbon
- brake component
- worn
- preform
- worn brake
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D65/00—Parts or details
- F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
- F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
- F16D65/125—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body
- F16D65/126—Discs; Drums for disc brakes characterised by the material used for the disc body the material being of low mechanical strength, e.g. carbon, beryllium; Torque transmitting members therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Bremsen aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff werden aufgrund ihrer Sicherheit, ihrer langen Lebensdauer und ihrem geringen Gewicht in Flugzeugen, wie den Militärflugzeugen F-15 und F-16, verwendet. Heutige Bremsenanordnungen für Flugzeuge umfassen Rotoren und Ständer, die mit Scheibenkomponenten aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff zusammengebaut sind. Es ist belegt, dass die Verschleißlebensdauer von Bremsen aus Kohlenstoff verlängert werden kann, wenn die gebrauchten Bremsen Wiederertüchtigungsverfahren unterworfen werden. Die Verschleißlebensdauer von Bremsen, die mittels herkömmlicher Verfahren wieder ertüchtigt wurden, beträgt nur 50–80 % der neuer Bremsen. Dies stellt zwar eine Verbesserung gegenüber dem Ausrangieren von verschlissenen Bremsen dar, wenn jedoch ein Wiederertüchtigungsverfahren zur Verfügung stände, das verdichtetes Kohlenstoffmaterial mit einer Verschleißlebensdauer produziert, die der der Originalbremsen ähnlicher ist, könnten erhebliche Einsparungen bei Originalteilen und den Reparaturkosten für verschlissene Bremsen erzielt werden.brakes made of carbon-carbon composite are due to their Safety, its long life and low weight in planes, like the military planes F-15 and F-16. Today's brake arrangements for aircraft include rotors and stands, those with disc components made of carbon-carbon composite material assembled. It is proven that the wear life extended by carbon brakes can be when the used brakes retrofit method be subjected. The wear life of brakes, the by means of conventional Procedures retrofitted were, is only 50-80 % of new brakes. Although this represents an improvement over the Discarding worn brakes if, however, a retrofit procedure to disposal stands, produces the densified carbon material with a wear life, that of the original brakes more similar is, could significant savings on original parts and repair costs for worn ones Brakes are achieved.
Zu den Verdichtungsverfahren für Kohlenstoff-Kohlenstoff des Stands der Technik gehören die chemische Gasphaseninfiltration (CVI) und die Infiltration mittels Pechimprägnierung oder die Imprägnierung mit aushärtbaren Harzen bei Niederdruck, was eine lange Verfahrensdauer in der Größenordnung von 25 bis 50 Tagen verlangt. Derartige Verfahren werden traditionell zum Verdichten von porösen Vorformlingen aus Kohlenstoff für originale Bremsscheiben aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff sowie zum Wiederertüchtigen verschlissener Scheiben verwendet. Die Verdichtung muss langsam durchgeführt werden, damit die Poren an der Außenseite der Bremse aus Kohlenstoff nicht vor den Poren im Inneren der Bremse aus Kohlenstoff aufgefüllt werden. Wenn die Poren auf der Außenseite der Bremse aus Kohlenstoff verstopft sind, ehe die Verdichtung der Innenbereiche abgeschlossen ist, werden die Innenbereiche der Bremse aus Kohlenstoff nur unzureichend vom Vorläufer erreicht.To the compaction process for Carbon-carbon of the prior art include the chemical vapor infiltration (CVI) and infiltration by pitch impregnation or the impregnation with curable Resins at low pressure, resulting in a long process time of the order of magnitude required from 25 to 50 days. Such procedures become traditional for compacting porous Preforms made of carbon for original brake discs made of carbon-carbon composite material as well as to the returner used worn discs. The compression must be slow carried out Be sure to allow the pores on the outside of the brake to be made of carbon not be filled in front of the pores inside the brake made of carbon. If the pores on the outside The brakes are clogged with carbon before the compression of the Interior areas is completed, the interior areas of the brake from carbon insufficiently reached by the precursor.
Ein Ansatz, dieses Problem zu vermeiden, ist in US-Patent 4,472,454, erteilt am 18. September 1984 an Houdayer et al., offenbart, das vorliegend durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Laut dieser Patentschrift wird der Vorformling in einen Reaktionsbehälter gesetzt und mit Vorläufertlüssigkeit bedeckt. Eine Spule außerhalb des Reaktionsbehälters dient zum induktiven Erwärmen des Vorformlings. Der Vorformling wird auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, um den flüssigen Vorläufer zum Sieden zu bringen und den beim Sieden der Flüssigkeit gebildeten Dampf zu pyrolysieren. Wir postulieren, dass die Flüssigkeit das Äußere des Vorformlings abkühlt, wodurch ein Temperaturgradient durch die Dicke des Vorformlings hindurch gebildet wird. Das Innere des Vorformlings ist, da es nicht durch die siedende Flüssigkeit gekühlt wird, warm genug, um den Dampf zu pyrolysieren. Auf diese Weise erfolgt die Verdichtung vorzugsweise im Inneren des Vorformlings. Die gesamte Verdichtung erfolgt von innen nach außen. Die Verdichtung kann somit mit einer höheren Geschwindigkeit durchgeführt werden, ohne dass ein Verstopfen der Poren an der Außenseite und damit eine Verhinderung der Verdichtung im Inneren des Vorformlings zu befürchten ist.One Approach to avoid this problem is disclosed in U.S. Patent 4,472,454, issued September 18, 1984 to Houdayer et al., discloses is incorporated herein by reference. According to this patent will be placed the preform in a reaction vessel and with precursor liquid covered. A coil outside of the reaction vessel used for inductive heating of the preform. The preform is heated to a temperature that high enough to the liquid precursor to boil and to the vapor formed at the boiling of the liquid pyrolyze. We posit that the liquid is the exterior of the preform cools, causing a temperature gradient through the thickness of the preform is formed through. The interior of the preform is, as it is not through the boiling liquid chilled becomes warm enough to pyrolyze the steam. In this way The compaction is preferably carried out inside the preform. The entire compaction takes place from the inside to the outside. The Compaction can thus be carried out at a higher speed, without clogging the pores on the outside and thus preventing it the compression inside the preform is to be feared.
Das
in
Zum einen ist es beim Verdichten eines Vorformlings wünschenswert, dass die Induktionsspule der Form des Vorformlings entspricht. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass sich der Vorformling so nahe wie möglich an der Induktionsspule befindet. Diese Anforderungen sind wichtig, um ein gleichmäßiges und effizienteres Erwärmen des Vorformlings zu erreichen. Ein gleichmäßiges Erwärmen ist zum Erreichen der gewünschten Verdichtung wichtig.To the one is desirable in compacting a preform that the induction coil corresponds to the shape of the preform. It is also desirable that the preform is as close as possible to the induction coil located. These requirements are important to a consistent and more efficient heating to reach the preform. A uniform heating is to achieve the desired compression important.
Die Anpassung der Vorrichtung von Houdayer et al., um diese Anforderungen zu erfüllen, verlangt ein Umformen der Spule auf der Grundlage des zu verdichtenden Teils. Es verlangt gleichermaßen ein Umformen des Reaktionsbehälters und der Spule bei jedem Teil. Eine solche Anforderung ist nicht wünschenswert, da dies kostspielig und zeitaufwändig sein kann. Außerdem haben wir entdeckt, dass das Kühlen aufgrund des Siedens der Flüssigkeit, das zum Erzeugen des gewünschten Temperaturgradienten erforderlich ist, nicht stattfindet, wenn sich der Reaktionsbehälter zu nahe am Vorformling befindet. Wenn sich die Wände des Reaktionsbehälters zu dicht am Vorformling befinden, kann ein Phänomen auftreten, das als "Dampfsperre" bekannt ist. Bei einer Dampfsperre sammelt sich Dampf an einem bestimmten Punkt zwischen der Wand des Reaktorbehälters und des Vorformlings und verdrängt die Flüssigkeit. Dabei wird die Wärmeübertragung mittels Konvektion weg vom Vorformling erheblich reduziert, wodurch eine überhitzte Stelle gebildet und die Bildung von Abscheidungen an der Außenseite des Vorformlings verursacht wird. Das führt dazu, dass ein Teil nicht gleichmäßig verdichtet ist.The Adaptation of Houdayer et al. Apparatus to these requirements to fulfill, requires a forming of the coil on the basis of the to be compacted Part. It demands alike a forming of the reaction vessel and the coil at each part. Such a requirement is not desirable, as this is costly and time consuming can be. Furthermore we discovered that the cooling due to the boiling of the liquid, that for generating the desired Temperature gradient is required, does not take place when the reaction vessel too close to the preform. When the walls of the reaction vessel become too Close to the preform, a phenomenon known as "vapor barrier" may occur. at A vapor barrier collects steam at a certain point between the wall of the reactor vessel and the preform and displaced the liquid. This is the heat transfer considerably reduced by convection away from the preform, thereby an overheated one Place formed and the formation of deposits on the outside of the preform is caused. As a result, a part is not compressed evenly is.
Das hier beschriebene Verfahren zur Wiederertüchtigung von Bremsen aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoff für Flugzeuge senkt die Verfahrensdauer erheblich, z.B. auf 48 Stunden oder weniger und führt folglich zu kostengünstigeren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Komponenten. Das Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von Bremsen für Flugzeuge aus Kohlenstoff und die erneute Verdichtung oder Wiederertüchtigung dieser Bremsen von Interesse. Außerdem führt dieses Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD) zu einer verdichteten Kohlenstoffstruktur mit einer Dichte, die der einer oder mehrerer originaler Bremskomponenten oder wiederertüchtigter Bremskomponenten ähnlich ist, die für die Verwendung in Flugzeugen zugelassen sind, d.h. wenigstens 1,85 g/cc, vorzugsweise 1,9 g/cc in der abgeschiedenen Kohlenstoffmatrix, und einer geeigneten CVD-Mikrostruktur für einen Reibwerkstoff, die eine im Wesentlichen nicht isotropische Mikrostruktur darstellt. Derartige strukturelle Merkmale sind erforderlich, um die Reibverschleißkennwerte zu erreichen, die für Bremskomponenten aus Kohlenstoff für Flugzeuge geeignet sind.The Carbon-carbon composite brakes retrofit method described herein for airplanes significantly reduces the duration of the process, e.g. to 48 hours or less and leads therefore to cheaper Carbon-carbon components. The method is especially for the production of brakes for Aircraft made of carbon and recompressed or re-used of these brakes of interest. In addition, this process leads to the chemical Deposition from the gas phase (CVD) to a densified carbon structure with a density equal to that of one or more original brake components or returnee Brake components similar is that for the use in aircraft are permitted, i. at least 1.85 g / cc, preferably 1.9 g / cc in the deposited carbon matrix, and a suitable CVD microstructure for one Friction material, which is a substantially non-isotropic microstructure represents. Such structural features are required to the frictional wear characteristics to achieve that for Brake components made of carbon are suitable for aircraft.
EP-A-592 239 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von porösen Blöcken, wobei der Block induktiv oder durch Widerstandserwärmung in einem flüssigen Kohlenstoffvorläufer erwärmt wird, um ein schnelles chemisches Abscheiden aus der Gasphase im Inneren des Blocks zu verursachen, die diesen verdichtet.EP-A-592 239 describes a method and apparatus for compacting of porous Blocks, where the block is heated inductively or by resistance heating in a liquid carbon precursor, for a rapid chemical vapor deposition inside of the block compacting it.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfindung stellt bereit:The Invention provides:
1. Ein Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase zum Wiederertüchtigen einer oder mehrerer Bremskomponenten aus Kohlenstoff für Flugzeuge umfassend die Schritte:
- a) Einsetzen wenigstens einer verschlissenen Bremskomponente aus Kohlenstoff, wobei diese Poren hat, die durch Innenbereiche einschließlich eines geometrischen mittleren Bereichs und einer Außenfläche abgegrenzt werden, in einen flüssigen Kohlenstoffvorläufer, der in einem Reaktor enthalten ist, zum Verdichten einer porösen Struktur, wobei der Reaktor so beschaffen ist, dass er den flüssigen Kohlenstoffvorläufer und mindestens eine interne Induktionsspule enthält, und
- b) induktive Erwärmung der Innenbereiche der verschlissenen Bremskomponente(n) aus Kohlenstoff bis zu einer Temperatur, die oberhalb der Zersetzungstemperatur des flüssigen Kohlenstoffverläufers liegt, wobei die Bildung der Gasphase des flüssigen Kohlenstoffverläufers bewirkt wird, sowie die Infiltration aus der Gasphase in Innenbereiche und Abscheiden pyrolytischen Kohlenstoffs innerhalb der Innenbereiche, bis die verschlissene Bremskomponente aus Kohlenstoff eine Dichte von mindestens 1,85 g/cc und eine nicht isotropische CVD-Mikrostruktur hat, und wobei der induktive Erwärmungsschritt kontinuierlich sein oder durch periodische Abkühlung um mindestens 10 °C unterbrochen werden kann.
- a) inserting at least one worn brake component of carbon, said pores delineated by internal regions including a geometric middle region and an outer surface, into a liquid carbon precursor contained in a reactor for densifying a porous structure, wherein the reactor is such that it contains the liquid carbon precursor and at least one internal induction coil, and
- b) inductive heating of the inner regions of the worn brake component (s) of carbon to a temperature which is above the decomposition temperature of the liquid carbon precursor, causing the formation of the gas phase of the liquid carbon precursor, as well as infiltration of the gas phase into internal regions and pyrolytic deposition Carbon within the interior areas until the worn brake component of carbon has a density of at least 1.85 g / cc and a non-isotropic CVD microstructure, and wherein the inductive heating step may be continuous or interrupted by periodic cooling by at least 10 ° C.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase durch Widerstandserwärmung der Bremsen aus Kohlenstoff gemäß Anspruch 12 bereit, um Kohlenstoff, der durch Verschleiß verloren gegangen ist, wieder zu ertüchtigen, sowie Wiederertüchtigungsverfahren, in denen induktive und Widerstandserwärmung kombiniert sind. Bei einigen Bremsen können derartige Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase in zwei bis dreieinhalb Stunden bei etwa 950 bis 1.100 °C und atmosphärischem Druck mit Cyclohexan als Vorläufer abgeschlossen sein. In der bzw. den wieder ertüchtigten Bremskomponente(n) kann in Verfahrensgängen, die innerhalb von 48 Stunden, vorzugsweise 24 Stunden, oder weniger abgeschlossen sind, eine Dichte von wenigstens 1,85 g/cc und vorzugsweise 1,9 g/cc in den abgeschiedenen Matrizes und eine nicht isotropische CVD-Mikrostruktur erreicht werden.The Invention also presents a method for chemical deposition the gas phase by resistance heating of the brakes made of carbon according to claim 12 ready to return to carbon that has been lost through wear to be trained, and re-cultivation procedures, in which inductive and resistance heating are combined. at some brakes can Such methods of chemical vapor deposition in two to three and a half hours at about 950 to 1100 ° C and atmospheric Pressure with cyclohexane as precursor to be finished. In the rebuilt brake component (s) can in process steps, within 48 hours, preferably 24 hours or less a density of at least 1.85 g / cc and preferably 1.9 g / cc in the deposited matrices and a non-isotropic one CVD microstructure can be achieved.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:The Invention will become apparent from the following detailed description and the better understood in the accompanying drawings. Show it:
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENT
Zu den Bremsen aus Kohlenstoff für Flugzeuge, die sich zur Wiederertüchtigung eignen, gehören Reibungslamellenbremsen, die eine Mehrzahl Kohlenstoff-Kohlenstoff-Rotorscheiben mit einer Mehrzahl Kohlenstoff-Kohlenstoff- Ständerscheiben dazwischen enthalten. Außerdem können verschlissene Druck- und Endplatten aus Kohlenstoff für Bremsen wieder ertüchtigt werden.To the brakes made of carbon for Aircraft suitable for retrofitting include friction disc brakes, the plurality of carbon-carbon rotor disks with a plurality of carbon-carbon stator disks contained in between. Furthermore can worn carbon pressure plates and end plates for brakes again trained become.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede verschlissene Kohlenstoffoberfläche einer Bremse für ein Flugzeug wieder ertüchtigt werden. Geeignete Bremsen für Flugzeuge sind dem Fachmann bekannt und umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, diejenigen, die in US-Patenten Nr. 3,934,686, erteilt am 27. Januar 1976 an Stimson et al., 4,613,021, erteilt am 23. September 1986 an Lacombe et al., 4,465,165, erteilt am 14. August 1984 an Bok, 4,511,021, erteilt am 16. April 1985 an Grider, 4,804,071, erteilt am 14. Februar 1989 an Schultz et al., 4,982,818, erteilt am 8. Januar 1991 an Pigford und 5,143,184, erteilt am 1. September 1992 an Snyder et al. offenbart sind, welche hier durch Bezugnahme eingeschlossen sind.With the method according to the invention Any worn carbon surface can be a brake on an airplane again trained become. Suitable brakes for Planes are known to those skilled in the art and include, but are not limited to, those described in U.S. Pat. Nos. 3,934,686, issued January 27 1976 to Stimson et al., 4,613,021, issued September 23, 1986 Lacombe et al., 4,465,165, issued August 14, 1984 to Bok, 4,511,021 issued April 16, 1985 to Grider, 4,804,071 on February 14, 1989 to Schultz et al., 4,982,818, issued on August 8, 1989. January 1991 to Pigford and 5,143,184 issued September 1, 1992 to Snyder et al. which are incorporated herein by reference are.
Verschlissene Rotor- und Ständerscheiben aus Kohlenstoff können dadurch wieder ertüchtigt werden, dass sie aus der Bremsanordnung ausgebaut und auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Dicke geschliffen werden. Die geschliffenen Scheiben können mittels dem Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase zur Wiederherstellung der ursprünglichen Dichte und Verschleißeigenschaften verdichtet werden und zwei geschliffene Scheiben können beim erneuten Zusammensetzen der Bremsen anstatt einer Originalscheibe verwendet werden. Die geschliffenen Scheiben können wahlweise auch miteinander verbunden werden. Eine Technik zum Verbinden von zwei verschlissenen Scheiben zur Schaffung einer wieder ertüchtigten Scheibe ist in US-Patent Nr. 4,465,165, erteilt am 14. August 1984 an Pigford, offenbart. Nach der Wiederertüchtigung können Kohlenstoffscheiben mit Schutzwerkstoffen, wie denjenigen, die in US-Patent Nr. 4,837,073, erteilt am 6. Juni 1989 an McAllister et al., offenbart sind, zum Schutz vor Oxidation behandelt werden.worn Rotor and stator discs made of carbon thereby again improved be removed from the brake assembly and half of their original Thickness be sanded. The ground discs can by means of the process of chemical vapor deposition for recovery the original one Density and wear properties can be compacted and two ground discs can at reassemble the brakes instead of an original disc be used. The ground discs can optionally also with each other get connected. A technique for joining two worn ones Washers for creating a reconditioned disc is disclosed in US patent No. 4,465,165, issued August 14, 1984 to Pigford. After reconditioning, carbon discs can with protective materials such as those described in U.S. Patent No. 4,837,073, issued June 6, 1989 to McAllister et al Protection against oxidation can be treated.
Der
Reaktor
Innerhalb
des Hohlraums
Die
Spule
Die
Sammelschienen
Die
Sammelschienen
Die
Sammelschienen
Die
Vorläufertlüssigkeit
wird dem Reaktor
Zu
Beginn ist die Kammer
Während eines
Verdichtungsprozesses kann die Verläufertlüssigkeit trübe werden. Demgemäß kann das
Ventil
Die
hier verwendeten Reagenzflüssigkeiten
sind potenziell entflammbar. Somit ist es bevorzugt, dass der Verdichtungsprozess
in einer inerten Atmosphäre
durchgeführt
wird. So kann beispielsweise Stickstoffgas verwendet werden. Um
die Luft aus dem Hohlraum
Das
Dampfrückgewinnungssystem
Während des
Betriebs wird im Hohlraum
Abhängig von
der Form der Bremse aus Kohlenstoff kann es wünschenswert sein, Spulen unterschiedlicher
Größe oder
Form zu verwenden. Aus diesem Grund ist die Spule
Die
Möglichkeit
einer Regulierung des vertikalen Winkels der Spannvorrichtung
Die
Spannvorrichtung
Um
ein passendes Verhältnis
zwischen einer Bremse aus Kohlenstoff und der Spule
Um
eine gleichmäßigere Erwärmung zu
erreichen, kann jedes Spulensegment wahlweise eine andere Länge aufweisen.
Da die Spulensegmente
Die
Spule
Für Anwendungen mit Induktionserwärmung ist die Spule im Allgemeinen so geformt, dass sie dem zu erwärmenden Teil entspricht. Der Durchmesser der Spule kann kleiner sein, wo der Durchmesser des Teils kleiner ist. Alternativ kann die Wicklungsdichte der Spule in den Bereichen erhöht werden, in denen der zu erwärmende Gegenstand weiter von der Spule entfernt ist.For applications with induction heating the coil is generally shaped to be heated Part corresponds. The diameter of the coil can be smaller, where the diameter of the part is smaller. Alternatively, the winding density the coil in the areas increased in which the one to be heated Item further away from the spool.
Die
Spule
Die
Elektroden
In
diesem Fall sind die Elektroden
Während des
Betriebs wird der Vorformling
Die
Vorrichtung in
Der
Vorformling
Die Kombination aus Widerstands- und Induktionserwärmung ist auch dahingehend vorteilhaft, dass sie eine bessere Steuerung der Erwärmung des Vorformlings ermöglicht. Um den Vorformling am besten zu verdichten, ist es wünschenswert, dass die Mitte des Vorformlings zu Anfang auf eine Temperatur oberhalb der Pyrolysetemperatur der Vorläuferflüssigkeit erwärmt wird. Es wird ein Temperaturgradient geschaffen, der aufgrund der Kühlwirkung der Vorläuferflüssigkeit von der Mitte des Vorformlings zu dessen Peripherie abnimmt. Bei dieser Temperaturverteilung tritt das Abscheiden von verdichtendem Material vorzugsweise in der Mitte des Vorformlings auf. Mit fortschreitender Verdichtung ist es wünschenswert, dass die Bereiche des Vorformlings, die radial von der Mitte nach außen verlaufen, schrittweise die Pyrolysetemperatur überschreiten. Widerstandserwärmung erzeugt Wärme praktisch gleichmäßig über den gesamten Querschnitt hinweg, wobei nur Unterschiede zweiter Ordnung aufgrund des durch den Temperaturgradienten veränderten spezifischen Widerstands auftreten. Da die Vorläuferflüssigkeit das Äußere des Vorformlings abkühlt, ist das sich daraus ergebende Temperaturprofil in der Mitte am wärmsten und am Rand am kühlsten. Außerdem fällt der Widerstand bei einigen Vorformen mit zunehmender Temperatur, sodass sich Strom, und somit zusätzliche Wärmeerzeugung auf die heißeren Innenabschnitte des Vorformlings konzentrieren. Diese Temperaturverteilung eignet sich besonders für den Beginn des Verdichtungszyklus.The Combination of resistance and induction heating is also to that effect advantageous that they better control the heating of the Preform allows. In order to best compact the preform, it is desirable that the center of the preform is initially at a temperature above the pyrolysis temperature of the precursor liquid heated becomes. It creates a temperature gradient, due to the cooling effect the precursor liquid decreases from the center of the preform to its periphery. at this temperature distribution occurs the deposition of compacting Material preferably in the middle of the preform. With progressive Compaction it is desirable that the areas of the preform that are radially from the center to Outside run, gradually exceed the pyrolysis temperature. Resistance heating generated Heat practically evenly over the across the cross section, with only second order differences due to the resistivity changed by the temperature gradient occur. As the precursor liquid the exterior of the Preform cools, The resulting temperature profile is the warmest in the middle and the coolest on the edge. Furthermore he falls Resistance at some preforms with increasing temperature, so electricity, and thus additional heat generation on the hotter Concentrate inner sections of the preform. This temperature distribution is particularly suitable for the beginning of the compression cycle.
Umgekehrt
verursacht die Induktionsspule
Eine ähnliche Wärmeverteilung während des Verdichtungszyklus kann auch durch eine vorstehende Induktionsspule erreicht werden. Die Frequenz der Stromversorgung ist zu Anfang so eingestellt, dass eine Eindringtiefe von ungefähr einem Viertel bis einem Drittel des Durchmessers des Vorformlings erreicht wird. Diese Eindringtiefe ergibt unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung aus dem Vorformling heraus eine maximale Wärmekonzentration in der Mitte des Vorformlings. Idealerweise ist die Leistungsversorgung der Spule so eingestellt, dass der Vorformling gerade über die Pyrolysetemperatur der Vorläuferflüssigkeit hinaus erwärmt wird, während die Vorläuferflüssigkeit den Rest des Vorformlings unter die Pyrolysetemperatur abkühlt. Mit zunehmender Verdichtung der Mitte des Vorformlings kann die Frequenz der Stromversorgung erhöht werden, um den Vorformling in Bereichen, die sich etwas außerhalb der Mitte befinden, auf eine Temperatur etwas oberhalb der Pyrolysetemperatur zu erhitzen. Die Leistungsversorgung der Spule kann auch etwas verringert werden, um sicherzustellen, dass der Rest des Vorformlings unterhalb der Pyrolysetemperatur der Vorläufertlüssigkeit bleibt. Derartige Regulierungen können so lange vorgenommen werden, bis der Vorformling vollständig verdichtet ist. Die genaue Änderungsgeschwindigkeit für Frequenz und Leistung hängt von der Form und der Zusammensetzung des Vorformlings ab und kann u. U. empirisch bestimmt werden.A similar heat distribution during the compression cycle can also be achieved by a protruding induction coil. The frequency of the power supply is initially set to achieve a penetration of about one quarter to one third of the diameter of the preform. Taking into account the heat transfer from the preform, this penetration depth results in a maximum heat concentration in the middle of the preform. Ideally, the power supply of the coil is set so that the preform is heated just above the pyrolysis temperature of the precursor liquid while the precursor liquid cools the remainder of the preform below the pyrolysis temperature. With increasing densification of the center of the preform, the frequency of the power supply may be increased to heat the preform to a temperature somewhat above the pyrolysis temperature in regions that are slightly out of center. The power supply of the coil can also be reduced somewhat to ensure that the remainder of the preform remains below the pyrolysis temperature of the precursor liquid. Such adjustments can be made until the preform is fully densified. The exact rate of change of frequency and power depends on the shape and composition of the preform, and may be subject to change. U. be determined empirically.
Selbst wenn eine Induktionsspule ohne Widerstandserwärmung verwendet wird, können wünschenswerte Ergebnisse dadurch erreicht werden, dass die Leistungsversorgung der Induktionsspule mit fortschreitendem Verdichtungszyklus erhöht wird.Even If an induction coil is used without resistance heating, desirable Results can be achieved by the power supply the induction coil is increased with the progress of the compression cycle.
Um
die Verdichtung zu verbessern, ist es wünschenswert, zu Beginn eine
Leistung Po zu verwenden, wie sie zur Erzeugung
der Kurve
Die Werte μ, Po, Pf, Tf und n sind von Faktoren wie der Größe und der Geometrie des Vorformlings sowie der jeweiligen verwendeten Vorläuferflüssigkeit abhängig. Diese Werte können theoretisch berechnet werden. Aufgrund der komplizierten Art der fraglichen Phänomene kann es bevorzugt sein, die geeigneten Werte vorzugsweise empirisch zu bestimmen. Hierbei können mehrere Versuchsreihen, die periodisch unterbrochen werden, um den Vorformling zu beobachten und seine Dichte zu messen, erforderlich sein, um die passenden Werfe zu ermitteln. Es wurde beobachtet, dass Werte für n im Bereich zwischen 1 und 5 für eine oder mehrere Bremskomponenten aus Kohlenstoff wie hier beschrieben zufrieden stellend sind. Für andere Geometrien können jedoch andere Werte wünschenswert sein.The values μ, P o , P f , T f and n depend on such factors as the size and geometry of the preform and the particular precursor liquid used. These values can be calculated theoretically. Due to the complicated nature of the phenomena in question, it may be preferable to determine the appropriate values preferably empirically. Here, multiple series of experiments that are periodically interrupted to observe the preform and measure its density may be required to determine the appropriate pitch. It has been observed that values for n ranging between 1 and 5 are satisfactory for one or more carbon brake components as described herein. However, other values may be desirable for other geometries.
Es
sei bemerkt, dass
Eine
weitere Möglichkeit
zur Steuerung der Abscheidung ist die Regulierung des Drucks in
der Reaktorkammer. Zu Anfang ist es wünschenswert, die Peripherie
des Vorformlings zu kühlen,
damit die Abscheidung im Wesentlichen im Inneren stattfindet. Das
Kühlen
erfolgt durch Sieden oder Verdampfen und Konvektion der Vorläuferflüssigkeit
sowie durch Strahlungswärmeübertragung.
Wenn die Mitte des Vorformlings verdichtet ist, ist eine geringere
Kühlung
der Peripherie wünschenswert,
sodass die Verdichtung des Äußeren des Vorformlings
schnell erfolgt. Um die Kühlung
herabzusetzen, kann der Druck in der Reaktorkammer geändert werden.
Der Druck kann beispielsweise einfach durch Schließen des
Entlüftungsschachts
Wie vorstehend beschrieben, ist es wünschenswert, dass die Verdichtung vorzugsweise im Inneren des Vorformlings auftritt. Die vorstehend beschriebenen Techniken zur Verfahrenssteuerung beziehen sich auf die Steuerung eines Verdichtungsverfahrens durch Steuerung der Erwärmung des Vorformlings. Es ist ebenfalls möglich, die Dampfdiffusion in den Vorformling zu steuern.As described above, it is desirable the compaction preferably occurs inside the preform. Refer to the process control techniques described above to the control of a compaction process by control the warming of the preform. It is also possible to vapor diffusion in to control the preform.
Wenn mehr Dampf in die Innenbereiche des Vorformlings gelangt oder die Dampfkonzentration im Inneren des Vorformlings zunimmt, tritt die Verdichtung vorzugsweise im Inneren des Vorformlings auf.If more steam gets into the interior of the preform or the Steam concentration increases inside the preform, the occurs Compression preferably in the interior of the preform.
Eine Möglichkeit, die Konzentration der Werkstoffe zu erhöhen, die eine Abscheidung im Inneren des Vorformlings bilden, besteht in der pulsierenden Erwärmung des Vorformlings. Ein Pulsieren der Erwärmung ermöglicht ein Herausdiffundieren von Nebenprodukten, die während der Bildung einer Abscheidung aus der Gasphase erzeugt werden, aus dem Vorformling, wenn keine Erwärmung stattfindet oder das Erwärmen reduziert wird. Wenn beispielsweise Cyclohexan als Vorläuferflüssigkeit verwendet wird, wird als Nebenprodukt H2 erzeugt. Wenn die Leistungsversorgung der Spule (bei Verwendung von Induktionserwärmung) oder die Leistungsversorgung des Vorformlings (bei Verwendung von Widerstandserwärmung) periodisch für einen Zeitraum unterbrochen wird, der lang genug ist, um dass Herausdiffundieren von H2 aus dem Vorformling zu ermöglichen, kann bei Wiederaufnahme der Erwärmung mehr Cyclohexandampf in den Vorformling diffundieren. Die Konzentration des Cyclohexandampfs ist dann höher, da H2 entwichen ist.One way to increase the concentration of materials that form a deposit inside the preform is by pulsating heating of the preform. Pulsing the heating allows out-diffusion of byproducts generated during the formation of a vapor phase deposit from the preform when no heating occurs or heating is reduced. For example, when cyclohexane is used as the precursor liquid, H 2 is produced as a by-product. If the power supply to the coil (using induction heating) or the preform power supply (using resistance heating) is interrupted periodically for a period of time sufficient to allow H 2 to diffuse out of the preform, the resumption may occur Warming more cyclohexane vapor diffuse into the preform. The concentration of cyclohexane vapor is then higher because H 2 has escaped.
Das Erwärmen braucht nur für einen relativ kurzen Zeitraum unterbrochen zu werden. Die Länge des Zeitraums hängt von der Größe des Vorformlings und dem Verdichtungsstadium ab. Das Herausdiffundieren der Nebenprodukte aus der Mitte eines dicken Vorformlings kann länger dauern als das aus den Randbereichen. Folglich kann es wünschenswert sein, das Erwärmen zu Anfang des Verdichtungszyklus, während das Innere des Vorformlings verdichtet wird, für längere Zeiträume zu unterbrechen. Das Erwärmen sollte vorzugsweise für einen Zeitraum von 0,01 Sekunden bis 10 Minuten, besonders bevorzugt 0,01 Sekunden bis 3 Minuten, unterbrochen werden. Das Erwärmen sollte in Intervallen unterbrochen werden, deren Länge umgekehrt proportional zur Erzeugungsgeschwindigkeit der Nebenprodukte ist und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 Sekunden bis 3 Minuten liegt.The Heat only needs for a relatively short period of time to be interrupted. The length of the period depends on the size of the preform and the compaction stage. The outward diffusion of the by-products from the middle of a thick preform may take longer than that from the Edge areas. Consequently, it may be desirable to heat Beginning of the compression cycle while the interior of the preform is compacted to interrupt for longer periods of time. The heating should preferably for a period of 0.01 seconds to 10 minutes, more preferably 0.01 second to 3 minutes, interrupted. The heating should be interrupted at intervals whose length is inversely proportional to the production rate of the by-products is and preferably between about 0.01 seconds to 3 minutes.
Die Unterbrechung des Erwärmens hat auch den weiteren Vorteil, dass dadurch dauerhaftere Endprodukte entstehen. Die Dauerhaftigkeit des verdichteten Teils beruht zum Teil auf der Dauerhaftigkeit des abgeschiedenen Materials. Die Dauerhaftigkeit des abgeschiedenen Materials wiederum wird durch dessen Mikrostruktur bestimmt. Mit zunehmendem Abscheiden des Materials wachsen die kristallinen Bereiche. Ein Teil ist jedoch dauerhafter, wenn all diese Bereiche klein bleiben. Wenn das Erwärmen lange genug unterbrochen wird, sodass das Teil auf eine Temperatur abkühlen kann, die eine erneute Keimbildung für die Kristallisation ermöglicht, führt dies zu kleineren Bereichen. Es gelten solche Bereiche als klein, die kleiner sind als der Durchmesser der Fasern, aus denen der Vorformling hergestellt ist, typischerweise unter 5 Mikron.The Interruption of heating also has the further advantage of being more durable end products arise. The durability of the compacted part is based on Part on the durability of the deposited material. The durability The deposited material, in turn, is characterized by its microstructure certainly. With increasing deposition of the material grow the crystalline Areas. However, a part is more permanent when all these areas stay small. When the heating is interrupted long enough so that the part to a temperature cooling down which allows re-nucleation for crystallization, does this to smaller areas. There are such areas as small, the smaller than the diameter of the fibers making up the preform is manufactured, typically below 5 microns.
Die Wärme sollte so lange an dem Vorformling angelegt werden, bis der Bereich auf die gewünschte Größe gewachsen ist. Hier sind Zeiten von ungefähr 0,1 Sekunden bis 5 Minuten typisch. Das Erwärmen sollte dann lange genug unterbrochen werden, um den Vorformling unter die Temperatur für die erneute Keimbildung für die Kristallation abkühlen zu lassen. Hier sind Zeiten von 0,01 Sekunden bis 10 Sekunden typisch. Da das Abscheiden exponential von der Temperatur abhängig ist, kann ein Abkühlen um so wenig wie 10 bis 200 °C für eine erneute Keimbildung für die Kristallisation ausreichen.The Heat should be applied to the preform until the area is up grown the desired size is. Here are times of about 0.1 second to 5 minutes typical. The heating should be long enough be interrupted to the preform below the temperature for the renewed Germination for cool the crystallization allow. Here, times of 0.01 seconds to 10 seconds are typical. Since the deposition is exponentially dependent on the temperature, can be a cooling as little as 10 to 200 ° C for a renewed Germination for the crystallization suffice.
Die Steuerung der Korngröße ist bei der Herstellung von Reibmaterial, wie es in Bremsen verwendet wird, ebenfalls wichtig. Kleinere Bereiche können zu einem anderen Reibungskoeffizienten führen als größere Bereiche. Die Steuerung der Größe der Bereiche ermöglicht somit die Herstellung von Materialien mit dem gewünschten Reibungskoeffizienten.The Control of grain size is included the production of friction material as used in brakes also important. Smaller areas can give a different coefficient of friction to lead as larger areas. The control of the size of the areas allows thus producing materials with the desired Coefficient of friction.
Es
sei bemerkt, dass die Impulse keine konstante Einschaltdauer verlangen
oder innerhalb von konstanten Zeitintervallen auftreten müssen. Wie
aus
Eine
alternative Möglichkeit
zum Erhöhen
der Abscheidung von Material im Inneren des Vorformlings ist die
Verwendung von Druckwellen im flüssigen
Vorläufer.
Diese Wellen sind in der Gasphase als Dichtewellen erkennbar, die
Vorläufer
in das Teil zwingen und Nebenprodukte abziehen. In dem vorstehend
beschriebenen System existieren Druckwellen in der Flüssigkeit
aufgrund der Erzeugung und Konzentration von Perlen, die mit dem
Sieden des flüssigen
Vorläufers
verbunden sind. Die Größenordnung
der Wellen kann durch Abkühlen
entweder der Vorläuferflüssigkeit
oder des Äußeren des
Reaktionsbehälters
erhöht
werden. In
Ein alternativer Ansatz zur Erzeugung von Druckwellen in der Vorläuferflüssigkeit ist das Einsetzen von einem oder mehreren Transducern in die Vorläuferflüssigkeit. Hierbei kann ein akustischer oder Ultraschall-Transducer verwendet werden. Der Transducer kann pulsiert werden, um Wellen in der Vorläuferflüssigkeit zu erzeugen. Es kann auch ein mechanisches Hin- und Herbewegen oder Rühren entweder des Vorformlings oder der Verläuferflüssigkeit verwendet werden.One alternative approach for generating pressure waves in the precursor liquid is the insertion of one or more transducers into the precursor fluid. In this case, an acoustic or ultrasonic transducer can be used become. The transducer can be pulsed to cause waves in the precursor fluid to create. It can also be a mechanical agitation or stir either the preform or the runner liquid.
Der
Vorformling aus
Trockene Vorformlinge haben auch einen höheren spezifischen Widerstand als ein Vorformling, der durch Harz oder Teer zusammengehalten wird, sodass eine höhere Frequenz zum effizienten Erwärmen dieser Werkstoffe erforderlich ist. Mit beginnender Verdichtung des Vorformlings muss die Frequenz u. U. verringert werden, um das Abfallen des spezifischen Widerstands auszugleichen. Ähnliche Justierungen können für die Widerstandserwärmung nötig sein. Der Strom muss u. U. erhöht werden, um den fallenden Widerstand auszugleichen.dry Preforms also have a higher one resistivity as a preform made by resin or Tar is held together, so a higher frequency for efficient Heat these materials is required. With incipient compaction the preform must have the frequency u. U. reduced to that To compensate for the drop in resistivity. Similar Adjustments may be necessary for resistance heating. The current must u. U. increased to compensate for the falling resistance.
Bei einigen Vorformlingen sind sehr hohe Frequenzen für eine effiziente Induktionserwärmung erforderlich. Dabei kann die hier beschriebene Widerstandserwärmung verwendet werden. Alternativ kann die hohe Frequenzenergie von einer Mikrowellenquelle anstatt einer Induktionsspule erzeugt werden. Wenn Mikrowellen verwendet werden, sollte der Reaktorbehälter aus einem Werkstoff hergestellt sein, der die Mikrowellenenergie reflektiert, und wie ein Hohlraum geformt sein, wie er in Mikrowellenöfen verwendet wird. Falls erforderlich müssen die Öffnungen im Reaktorbehälter kleiner als ein Viertel der Wellenlänge der verwendeten Frequenz oder mit einem leitfähigen Netz abgedeckt sein, dessen Öffnungen kleiner sind als ein Viertel der Wellenlänge. Es können Frequenzen im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz, besonders bevorzugt Frequenzen im Bereich von 915 MHz bis 2,45 GHz verwendet werden.Some preforms require very high frequencies for efficient induction heating. In this case, the resistance heating described here can be used. Alternatively, the high frequency energy may be generated by a microwave source rather than an induction coil. When microwaves are used, the reactor vessel should be made of a material which reflects the microwave energy and be shaped as a cavity, as used in microwave ovens. If necessary, the openings in the reactor vessel must be less than one quarter of the wavelength of Fre or be covered with a conductive network whose openings are smaller than a quarter of the wavelength. Frequencies in the range of 300 MHz to 300 GHz, more preferably frequencies in the range of 915 MHz to 2.45 GHz can be used.
In
Verbindung mit den hier beschriebenen Induktionsspulen können auch
Flusskonzentratoren verwendet werden.
BEISPIEL 1EXAMPLE 1
Die Bremsen eines F-16 Flugzeugs wurden ausgebaut und verschlissene Rotorscheiben aus Kohlenstoff geschliffen, sodass jede Rotorscheibe einen Rotor mit halber Dicke ergab. Bei den Rotoren handelte es sich um runde Scheiben aus Kohlenstoff-Kohlenstoff mit einem Durchmesser von 12 Zoll (30,5 cm), die während des Betriebs des Flugzeugs für die Dauer eines normalen Lebenszyklus für Bremsen verwendet wurden.The Brakes on an F-16 aircraft were removed and worn out Rotor discs are ground from carbon, so each rotor disc resulted in a half-thickness rotor. It was the rotors around round discs of carbon-carbon with a diameter of 12 inches (30.5 cm) during the the operation of the aircraft for the duration of a normal life cycle have been used for braking.
Drei
Rotoren (Scheibe
TABELLE 1 Prozessbedingungen: Verdichtung von Bremsrotorscheibe 3 aus Kohlenstoff TABLE 1 Process conditions: Compression of brake rotor disc 3 made of carbon
Die Oberflächentemperatur der Bremsrotorscheibe aus Kohlenstoff während der Verdichtungsgänge wurde auf ungefähr 800–1.100 °C geschätzt. Es wurde im Allgemeinen beobachtet, dass das Erwärmen auf eine interne Temperatur von 950 bis 1.100 °C über einen Zeitraum von 2,0 bis 3,5 Stunden in Cyclohexan ausreichte, um verschlissene Bremskomponenten aus Kohlenstoff mit einer Dichte wieder zu ertüchtigen, die wenigstens gleich der eines Originalteils oder einer auf herkömmliche Weise wiederertüchtigten Bremskomponente aus Kohlenstoff gleicher Größe, Dichte und Zusammensetzung ist, die im Flugzeugbetrieb zur Anwendung kommt.The surface temperature the brake rotor disc was made of carbon during the compression cycles at about Estimated 800-1,100 ° C. It It was generally observed that heating to an internal temperature from 950 to 1,100 ° C over one Period of 2.0 to 3.5 hours in cyclohexane was sufficient to worn To restore brake components made of carbon with a density, at least equal to an original part or a conventional one Way again Brake component made of carbon of the same size, density and composition which is used in aircraft operation.
Nach der Verdichtung wurden Proben der verdichteten Rotoren einer 2-stündigen Nacherwärmungsbehandlung unter Argonatmosphäre bei Temperaturen von 1.800, 2.100 und 2.400 °C ausgesetzt.To The compaction became samples of the compacted rotors of a 2-hour post-reheat treatment under argon atmosphere at temperatures of 1,800, 2,100 and 2,400 ° C exposed.
Versuchsproben im verkleinerten Maßstab (Außendurchmesser 1,25 Zoll, Innendurchmesser 0,85 Zoll) wurden von festen Punkten in jedem Rotor aus spanabhebend bearbeitet und an der Innen- und Außenkante der Versuchsproben wurde vor dem der Verschleiß- und Reibungsprüfung ein Antioxidansanstrich aufgetragen.test samples on a smaller scale (Outer diameter 1.25 inches, inside diameter 0.85 inches) were from solid points machined in each rotor and machined on the inside and outside outer edge the test specimens became one before the wear and friction test Antioxidant paint applied.
BEISPIEL 2EXAMPLE 2
Zur Simulierung von Verschleiß und Leistung während der Landebedingungen eines F-16 Flugzeugs (mit einer Landegeschwindigkeit von 210 Knoten) wurden an einer Versuchsvorrichtung, die am Composite Testing and Analysis, University of Michigan, verwendet wird, folgende Parameter eingestellt:
- Drehzahl der Proben:116 kg (257 Ibs)
- Bei max. Drehzahl an der Scheibe anliegende Normalkraft: 31.500 U/min
- Druck an der Scheibenoberfläche: 24 atm (390 psi)
- Speed of samples: 116 kg (257 lbs)
- At max. Speed at the disc applied normal force: 31,500 U / min
- Pressure at the disk surface: 24 atm (390 psi)
Diese Parameter ergaben ein Modell, das die folgenden maximalen, während der Landung eines F-16 Flugzeugs auftretenden Bedingungen simulierte:
- Max. Geschwindigkeit der Bremsoberfläche: 53,7 m/s (2114 in/s)
- Max. Berührungsdruck zwischen Bremsscheiben: 24 atm (390 psi)
- Max. Temperatur der Bremsobertläche bei Geschwindigkeit Null: 815 °C
- Max. Braking surface speed: 53.7 m / s (2114 in / s)
- Max. Contact pressure between brake discs: 24 atm (390 psi)
- Max. Brake surface temperature at zero speed: 815 ° C
Rotorproben wurden in 10 Zyklen geprüft und Verschleißmessungen vorgenommen. Die Berechnung der Reibungskoeffizienten erfolgte anhand von Daten, die nur während der letzten fünf Zyklen ermittelt wurden, um die Wirkung von Oberflächendefekten auszuschließen. Die nachstehend gezeigten Ergebnisse werden mit Daten verglichen, die mit neuen Bremsen und Kontrollproben verschlissener Bremsen gesammelt wurden. Die "verschlissenen" Bremsproben repräsentieren herkömmlich wiederertüchtigte verschlissene Bremsen, d. h. zwei verschlissene Scheiben werden abgeschliffen und anstatt einer originalen Bremsscheibe verwendet.rotor samples were tested in 10 cycles and wear measurements performed. The calculation of the coefficients of friction was based on of data only during the last five Cycles were determined to determine the effect of surface defects excluded. The results shown below are compared to data the brakes worn out with new brakes and control samples were collected. The "worn" brake samples represent conventional wiederertüchtigte worn brakes, d. H. to become two worn discs ground and used instead of an original brake disc.
TABELLE 2 Verschleißergebnisse nach zehn Bremszyklen TABLE 2 Wear results after ten braking cycles
Reibungskoeffizient jeder ProbeCoefficient of friction everyone sample
Die Ergebnisse zeigen, dass wenn eine verschlissene Bremse für ein F-16 Flugzeug mit halber Dicke dem erfindungsgemäßen Wiederertüchtigungsverfahren ausgesetzt wird, die Verschleiß- und Reibkennwerte der Bremse erheblich verbessert werden. Bei diesen Prüfungen ergab die Verwendung des Wiederertüchtigungsverfahrens selbst ohne Nacherwärmungsbehandlung Verschleißeigenschaften, die denjenigen einer neuen oder traditionell wiederertüchtigten Bremse entsprechen oder diese sogar überragen, ohne Gefährdung der Reibungskoeffizienten.The results show that when a worn brake for a half thickness F-16 aircraft is subjected to the reconditioning process of the present invention, the wear and friction characteristics of the brake are significantly improved. In these tests, the use of the retreading process, even without reheat treatment, resulted in wear characteristics that matched or even exceeded those of a new or traditionally rebuilt brake, without endangering it the coefficient of friction.
Die Verschleißdaten aus Tabelle 2 zeigen, dass die Proben, die in einem 3-stündigen Verdichtungszyklus bearbeitet wurden, 25 % weniger durchschnittlichen Verschleiß zeigten als die Proben neuer Bremsen. Die Daten aus Tabelle 2 zeigen auch die Ergebnisse der Nacherwärmungsbehandlung von Proben. Diese Daten lassen, obwohl begrenzt, vermuten, dass wenn die Bremsen nach der Wiederertüchtigung hohen Temperaturen ausgesetzt sind, sowohl die Verschleißkennwerte als auch der Reibungskoeffizient des Werkstoffs verändert werden. Die Daten des Paars wiederertüchtigter Proben mit Nacherwärmungsbehandlung bei 2.100 °C zeigen 56 % weniger Verschleiß bei demselben durchschnittlichen Reibungswert wie die Proben neuer Bremsen.The wear data from Table 2 show that the samples in a 3-hour compression cycle were processed, showed 25% less average wear as the samples of new brakes. The data from Table 2 also shows the results of reheating treatment of samples. These data, although limited, suggest that if the brakes after re-conditioning high temperatures Both the wear characteristics and the friction coefficient are exposed of the material changed become. The data of the pair of reheated samples with reheating treatment at 2,100 ° C show 56% less wear same average friction value as the samples of new brakes.
Zum Wiederertüchtigen verschlissener Bremsen können auch andere als die hier beispielhaft genannten Prozessbedingungen verwendet werden und der Praktiker kann passende Bedingungen wählen, um Veränderungen der Bremskomponenten, Vorrichtungsgröße und -konstruktion, flüssigen Kohlenstoffvorläufer und Verfahrensbedingungen zu berücksichtigen. Die Prozessbedingungen können auch angepasst werden, um die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Bremskomponenten aus Kohlenstoff mit oder ohne Verwendung eines Suszeptors zu ermöglichen. Es gilt nur die Anforderung, dass die Bedingungen eine Mikrostruktur des Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffs ergeben, die durch einen Reibungskoeffizienten, Verschleißeigenschaften und thermische Eigenschaften gekennzeichnet ist, die für den Betrieb von Bremsen für Flugzeuge ausreichen, und dass das Verfahren der chemischen Abscheidung aus der Gasphase schnell beendet sein muss, d. h. innerhalb von weniger als 48 Stunden, vorzugsweise weniger als 24 Stunden.To the Wiederertüchtigen worn brakes can also other than the process conditions mentioned here by way of example can be used and the practitioner can choose appropriate conditions changes brake components, device size and construction, liquid carbon precursor and process conditions to take into account. The process conditions can also be adapted to the simultaneous processing of several Carbon brake components with or without the use of a susceptor to enable. It only applies to the requirement that the conditions be a microstructure of the carbon-carbon composite resulting from a coefficient of friction, wear characteristics and Thermal properties is characteristic of the operation of brakes for Aircraft are sufficient and that the process of chemical deposition must be completed quickly from the gas phase, d. H. within less than 48 hours, preferably less than 24 hours.
Demgemäß ist die Erfindung nur durch den Umfang der anhängenden Ansprüche beschränkt.Accordingly, the Invention limited only by the scope of the appended claims.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1996/011100 WO1998000575A1 (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Method for densifying and refurbishing brakes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69631800D1 DE69631800D1 (en) | 2004-04-08 |
DE69631800T2 true DE69631800T2 (en) | 2005-03-17 |
Family
ID=22255406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69631800T Expired - Fee Related DE69631800T2 (en) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | METHOD FOR MAINTAINING BRAKES |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000514532A (en) |
KR (1) | KR19990082118A (en) |
DE (1) | DE69631800T2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101492648B1 (en) * | 2006-08-07 | 2015-02-12 | 메씨어-부가띠-다우티 | Apparatus for porous material densification |
-
1996
- 1996-06-28 DE DE69631800T patent/DE69631800T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-28 JP JP10504062A patent/JP2000514532A/en active Pending
- 1996-06-28 KR KR1019980705840A patent/KR19990082118A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19990082118A (en) | 1999-11-15 |
DE69631800D1 (en) | 2004-04-08 |
JP2000514532A (en) | 2000-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69419159T3 (en) | METHOD FOR QUICKLY COMPRESSING A POROUS STRUCTURE | |
EP0501285B1 (en) | Apparatus for initiating and/or promoting chemical and/or physical reactions under pressure | |
DE60215048T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR COMPACTING POROUS SUBSTRATES USING CHEMICAL STEAM INFILTRATION | |
DE60304760T3 (en) | Intelligent susceptor with geometrically complex deformed surface | |
DE3022259A1 (en) | HEAT TRANSFER AND HEATING DEVICE | |
DE69732856T2 (en) | IMPROVED METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PARTICULATE BODIES | |
DE102017217098B3 (en) | Method and mold or core tool for making molds or cores | |
DE3207250C2 (en) | ||
DE1771169A1 (en) | Graphite susceptor | |
DE4142261A1 (en) | Coating and infiltration of substrates in a short time - by heating substrate using body which matches the component contour at gas outflow side and opt. gas entry side | |
DE10102991C2 (en) | Device for heating a metal workpiece | |
DE2222050A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SINTERING HYDROCARBONS CONTAINING COMPRESSES MADE FROM POWDER-MADE INGREDIENTS, IN PARTICULAR FROM METAL POWDER, IN VACUUM | |
EP0823190B1 (en) | Method and device for the heat treatment of materials in a microwave oven and use of this method and this device | |
DE60122198T2 (en) | PERFECTION OF METHODS FOR COMPRESSING A POROUS STRUCTURE UNDER HEATING | |
DE10217806A1 (en) | Method and device for depositing thin layers on a substrate in a higher adjustable process chamber | |
DE69725146T2 (en) | COMPACTION OF A POROUS STRUCTURE (III) | |
DE69631800T2 (en) | METHOD FOR MAINTAINING BRAKES | |
DE2717750A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PROFILES WITH HIGH FREQUENCY HEATING | |
WO2004085688A2 (en) | Method and device for producing dimensionally accurate foam | |
DE102009004751B4 (en) | Thermally isolated assembly and method of making a SiC bulk single crystal | |
DE60013208T2 (en) | Suzeptordeckel both for gas phase infiltration or coating and heat treatment | |
DE2843676A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SOLID PYROLYSIS OF ORGANIC POLYMERS | |
DE1571510A1 (en) | Process for the production of construction parts from difficult to melt material | |
EP2014394A1 (en) | Method, where metal powder, which has been heated by microwaves, is extruded | |
DE2317267A1 (en) | Vapour-plating porous bodies - heated locally to pyrolysis- or reaction- temp. of gaseous coating materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MESSIER-BUGATTI, VELIZY, VILLACOUBLAY, FR |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: CBDL PATENTANWAELTE, 47051 DUISBURG |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |