RU2235681C2 - Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала - Google Patents
Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235681C2 RU2235681C2 RU2002112117/15A RU2002112117A RU2235681C2 RU 2235681 C2 RU2235681 C2 RU 2235681C2 RU 2002112117/15 A RU2002112117/15 A RU 2002112117/15A RU 2002112117 A RU2002112117 A RU 2002112117A RU 2235681 C2 RU2235681 C2 RU 2235681C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- frame
- pyrocarbon
- carbon
- sealing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для химической и металлургической промышленности и может быть использовано при изготовлении хлораторов и электролизеров. На формообразующей оправке 1 формируют из углеродных волокон или углеродной ткани каркас донной части тигля, состоящий из основания 2 и участка боковой части 4. Участок боковой части 4 выполняют высотой 100-400 мм с уменьшающейся толщиной от основания 2. Сформированный каркас донной части тигля уплотняют пироуглеродом термоградиентным методом при 900-1000°С с перемещением зоны пиролиза на толщину основания 2. После этого формообразующую оправку 1 дополняют надставкой 7 для формирования боковой части 4 тигля. Одновременно дополняют до требуемой толщины слои каркаса донной части тигля на участке боковой части 4. На границе 8 соединения слои каркаса донной и боковой частей могут быть соединены путем прошивки углеродной нитью на всю толщину или послойно. Окончательное соединение донной и боковой частей проводят путем доуплотнения донной и уплотнения боковой частей пироуглеродом термоградиентным методом в вышеуказанном режиме. Изобретение позволяет повысить ресурс и надежность работы крупногабаритных тиглей за счет увеличения механической прочности и уменьшения проницаемости для жидкостей и газов в месте соединения частей тигля. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к производству тиглей из углеродного композиционного материала (УКМ) и может быть использовано в химико-металлургической промышленности в качестве элементов хлораторов, электролизеров и т.д.
Известен способ изготовления изделий из УКМ, при котором формируют части изделия из углеродных волокон, уплотняют их углеродом и соединяют путем укладки между соединяемыми поверхностями частей изделия волокнистого материала, его уплотнения и доуплотнения соединяемых частей углеродом (патент США №3796616, В 29 С 25/00).
Однако известный способ не обеспечивает высокой герметичности соединения из-за несплошности соединений, т.к. уплотнение волокнистого материала осуществляется через поверхность, площадь которой недостаточна для более полного уплотнения. Соединяющий отдельные части конструкции материал не обеспечивает сцепления этих частей и герметичности изделия в целом.
Известен способ изготовления тиглей из УКМ, включающий формирование каркаса донной части тигля из углеродных волокон, уплотнение ее пироуглеродом, формирование каркаса боковой части тигля на формообразующей оправке, установленной с возможностью контакта с донной частью тигля, и последующее соединение донной и боковой частей тигля между собой путем доуплотнения материала донной части и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом термоградиентным методом (патент России №2086414, В 29 D 9/00).
Недостатками способа являются недостаточная надежность и низкий ресурс работы тиглей из-за невысокой механической прочности и повышенной проницаемости материала для жидкостей и газов в месте соединения частей тигля.
Задачей изобретения является повышение надежности и ресурса работы тиглей, прежде всего крупногабаритных.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления тиглей из углеродного композиционного материала, включающем формирование из углеродных волокон каркаса донной части тигля, уплотнение его пироуглеродом, формирование из углеродных волокон каркаса боковой части тигля на формообразующей оправке, установленной с возможностью контакта с каркасом донной части тигля, соединение каркасов донной и боковой частей тигля путем доуплотнения каркаса донной части и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом, при этом уплотнение и доуплотнение пироуглеродом на всех стадиях проводят термоградиентным методом, каркас донной части формируют с уменьшающейся относительно его основания толщиной и за одно целое с каркасом боковой части на участке 100-400 мм от высоты боковой части, уплотнение каркаса донной части пироуглеродом проводят при перемещении зоны пиролиза на толщину основания каркаса донной части тигля, а на формообразующей оправке осуществляют окончательное формирование каркаса боковой части тигля, причем при соединении каркасов донной и боковой частей производят деформирование углеродными волокнами каркаса донной части до требуемой толщины путем наложения с нахлестом углеродных волокон каркаса боковой части на углеродные волокна каркаса донной части тигля.
Уплотнение каркаса донной части тигля пироуглеродом можно проводить при температуре в зоне пиролиза 900-1000°С.
Перед соединением донной и боковой частей тигля путем доуплотнения каркаса донной части тигля и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом термоградиентным методом каркас боковой части тигля в зоне соединения его с донной частью тигля можно дополнительно прошивать углеродной нитью на всю его толщину или послойно.
Формирование каркаса донной части с уменьшающейся относительно его основания толщиной и за одно целое с каркасом боковой части на участке 100-400 мм от высоты боковой части, окончательное формирование боковой части тигля на формообразующей оправке, доформирование углеродными волокнами каркаса донной части до требуемой толщины путем наложения с нахлестом углеродных волокон каркаса боковой части на углеродные волокна каркаса донной части тигля при соединении каркасов донной и боковой частей позволяет увеличить площадь контакта соединяемых частей между собой и, тем самым, создать предпосылки для получения более прочного и менее проницаемого для жидкостей и газов материала в месте соединения донной и боковой частей тигля.
Уплотнение каркаса донной части пироуглеродом при перемещении зоны пиролиза на толщину основания каркаса донной части тигля позволяет полностью исключить уплотнение пироуглеродом наиболее удаленной от основания части участка каркаса донной части тигля, а прилегающую к нему часть участка уплотнить лишь частично и тем самым создать условия для механического соединения донной и боковой частей тигля за счет лучшего прилегания и возможности сшивки между собой неуплотненных пироуглеродом слоев каркаса донной и формируемых на формообразующей оправке слоев каркаса боковой части тигля, а также созвать условия для более качественного уплотнения пироуглеродом мест соединения этих частей на стадии доуплотнения материала донной части и уплотнения пироуглеродом каркаса боковой части тигля.
Уплотнение каркаса донной части тигля пироуглеродом при температуре в зоне пиролиза 900-1000°С позволяет, с одной стороны, кaчественно уплотнить каркас основания донной части тигля, а с другой стороны, позволяет увеличить площадь неуплотненного пироуглеродом бокового участка донной части тигля.
Дополнительная, перед соединением донной и боковой частей тигля путем доуплотнения материала донной части тигля и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом термоградиентным методом, прошивка каркаса боковой части тигля в месте соединения его с донной частью тигля углеродной нитью на всю его толщину или послойно позволяет повысить прочность их соединения.
Выполнение каркаса донной части тигля на его боковом участке высотой менее 100 мм приводит к уменьшению поверхности контакта донной и боковой частей тигля, особенно на том участке, где каркас донной части тигля после уплотнения пироуглеродом его основания остается неуплотненным пироуглеродом, следствием чего является снижение прочности соединения.
Выполнение этого участка высотой более 400 мм нецелесообразно, во-первых, из-за усложнения конструкции оснастки, используемой при насыщении каркаса донной части тигля, во-вторых, из-за возможных ограничений размера реактора установки газофазного уплотнения пироуглеродом.
Уплотнение каркаса донной части тигля пироуглеродом термоградиентным методом при перемещении зоны пиролиза с температурой менее 900°С на толщину основания донной части тигля нецелесообразно, т.к. приводит к удлинению процесса, а с температурой более 1000°С нецелесообразно из-за возможного недоуплотнения слоев материала, прилегающих к нулевой зоне пиролиза, а также нежелательного уплотнения пироуглеродом бокового участка донной части тигля.
В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство - повышенная прочность и пониженная проницаемость для жидкостей и газов материала в месте соединения донной и боковой частей тигля вплоть до уровней прочности и проницаемости применяемого в тигле материала, т.е. до уровня, когда можно говорить о монолитности материала из-за практической невозможности обнаружения границы между соединяемыми частями.
Способ поясняется чертежами, где приведена маршрутно-технологическая схема изготовления тиглей.
На фиг.1 приведена схема формирования каркаса донной части тигля; на фиг.2 - схема садки при уплотнении каркаса донной части тигля; на фиг.3 - схема формирования каркаса боковой части тигля; на фиг.4 - схема садки при доуплотнении пироуглеродом донной части каркаса тигля и уплотнения пироуглеродом каркаса боковой части тигля.
Предлагаемым способом были изготовлены тигли из УМ диаметром 300, 700 и 1500 мм и высотой соответственно 650, 1350 и 1750 мм.
Способ осуществляют следующим образом.
Из углеродных волокон или углеродной ткани на формообразующей оправке 1 формируют каркас донной части тигля, состоящей из основания 2 и участка 3 боковой части 4 тигля. Участок 3 выполняют высотой 100-400 мм с уменьшающейся от основание 2 каркаса донной части тигля толщиной с последующим ее дополнением до требуемой толщины при формировании каркаса боковой части 4 тигля. Затем каркас донной части тигля уплотняют пироуглеродом, причем уплотнение проводят термоградиентным методом при перемещении зоны пиролиза с температурой 900-1000°С на толщину основании 2 донной части тигля, для чего нагрев каркаса донной части тигля производят нагревателем 5, непосредственно контактирующем лишь с основанием 2 каркаса донной части тигля, а подачу углеродсодержащего газа осуществляют через перфорации 6 формообразующей оправки 1. Затем формообразующую оправку 1, установленную с возможностью контакта с донной частью тигля, дополняют надставкой 7 для формирования по ней каркаса боковой части 4 тигля. Каркас боковой части 4 тигля формируют из углеродных волокон или углеродной ткани, одновременно дополняя до требуемой толщины слои каркаса донной части тигля на участке 3. При этом на границе 8 соединения донной и боковой частей каркаса тигля, слои каркаса донной и боковой частей могут быть соединены между собой прошивкой углеродной нитью на всю толщину или послойно. Затем донную часть 2, 3 и боковую часть 4 каркаса тигля окончательно соединяют между собой путем доуплотнения материала донной части тигля 2, 3 и уплотнения каркаса боковой части 4 тигля пироуглеродом термоградиентным методом, для чего их нагревают установленным внутри формообразующей оправки 1 (с надставкой 7) нагревателем 9, а с наружной поверхности подают углеродсодержащий газ.
Claims (3)
1. Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала, включающий формирование из углеродных волокон каркаса донной части тигля, уплотнение его пироуглеродом, формирование из углеродных волокон каркаса боковой части тигля на формообразующей оправке, установленной с возможностью контакта с каркасом донной части тигля, соединение каркасов донной и боковой частей тигля путем доуплотнения каркаса донной части и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом, при этом уплотнение и доуплотнение пироуглеродом на всех стадиях проводят термоградиентным методом, отличающийся тем, что каркас донной части формируют с уменьшающейся относительно его основания толщиной и за одно целое с каркасом боковой части на участке 100-400 мм от высоты боковой части, уплотнение каркаса донной части пироуглеродом проводят при перемещении зоны пиролиза на толщину основания каркаса донной части тигля, а на формообразующей оправке осуществляют окончательное формирование каркаса боковой части тигля, причем при соединении каркасов донной и боковой частей производят деформирование углеродными волокнами каркаса донной части до требуемой толщины путем наложения с нахлестом углеродных волокон каркаса боковой части на углеродные волокна каркаса донной части тигля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотнение каркаса донной части пироуглеродом проводят при температуре в зоне пиролиза 900-1000°С.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед соединением донной и боковой частей тигля путем доуплотнения каркаса донной части тигля и уплотнения каркаса боковой части тигля пироуглеродом термоградиентным методом каркас боковой части тигля в зоне соединения его с донной частью тигля дополнительно прошивают углеродной нитью на всю его толщину или послойно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112117/15A RU2235681C2 (ru) | 2002-05-06 | 2002-05-06 | Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112117/15A RU2235681C2 (ru) | 2002-05-06 | 2002-05-06 | Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002112117A RU2002112117A (ru) | 2004-01-27 |
| RU2235681C2 true RU2235681C2 (ru) | 2004-09-10 |
Family
ID=33432798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002112117/15A RU2235681C2 (ru) | 2002-05-06 | 2002-05-06 | Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2235681C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515878C2 (ru) * | 2012-07-11 | 2014-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Корпусная или внутренняя деталь аппарата, снабженная выступающими частями, способ ее изготовления и устройство для формирования и насыщения пироуглеродом каркасов закладных элементов, образующих выступающие части |
| RU2559407C1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Герметичное изделие для работы под избыточным давлением |
| RU2581400C2 (ru) * | 2009-12-16 | 2016-04-20 | Мессье-Бугатти-Доути | Способ изготовления фрикционной детали на основе углерод-углеродного композиционного материала |
-
2002
- 2002-05-06 RU RU2002112117/15A patent/RU2235681C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОКОЛКИН Ю.В. и др. Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и конструкций. - М.: Наука, Физматлит, 1996, с.16-19, 32-34. КАЦ С.М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы. - М.: Металлургия, 1981, с.53. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581400C2 (ru) * | 2009-12-16 | 2016-04-20 | Мессье-Бугатти-Доути | Способ изготовления фрикционной детали на основе углерод-углеродного композиционного материала |
| RU2515878C2 (ru) * | 2012-07-11 | 2014-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Корпусная или внутренняя деталь аппарата, снабженная выступающими частями, способ ее изготовления и устройство для формирования и насыщения пироуглеродом каркасов закладных элементов, образующих выступающие части |
| RU2559407C1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-08-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Герметичное изделие для работы под избыточным давлением |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002112117A (ru) | 2004-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2465140C2 (ru) | Способ обработки композиционного материала | |
| GB2383053B (en) | Making a needled fiber preform for fabricating a composite material part | |
| KR101220781B1 (ko) | 강-플라스틱 합성 파이프를 제조하는 장치 및 방법 | |
| RU2235681C2 (ru) | Способ изготовления тиглей из углеродного композиционного материала | |
| FR2836690B1 (fr) | Procede pour la realisation d'une piece monolithique composite thermostructurale a double paroi et piece obtenue | |
| CN105712730A (zh) | 一种净尺寸c/c复合保温硬毡的制备方法 | |
| CN109624355A (zh) | 高性能vari工艺成型复合材料的出胶结构及方法 | |
| CN100496812C (zh) | 一种渗流铸造法制备泡沫金属的渗流装置 | |
| CN106273550A (zh) | 一种rfi成型树脂膜封装和气路设置方法 | |
| US5091230A (en) | Tube of composite material with a fibrous thermoplastic coating and process for manufacturing such a tube | |
| JPS60196334A (ja) | 耐食性管体およびその製造方法 | |
| RU2515878C2 (ru) | Корпусная или внутренняя деталь аппарата, снабженная выступающими частями, способ ее изготовления и устройство для формирования и насыщения пироуглеродом каркасов закладных элементов, образующих выступающие части | |
| US11331864B2 (en) | Method and system for resin infusing a composite preform | |
| CN205291848U (zh) | 一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备 | |
| RU2711199C1 (ru) | Полое замкнутой формы герметичное изделие интегральной конструкции, соединительный элемент для интегральной конструкции, способы их изготовления и футеровка реактора вакуумной высокотемпературной установки, содержащая указанное герметичное изделие | |
| CN107090660A (zh) | 一种复合材料编织填充方法 | |
| CN202685398U (zh) | 一种蜂窝板 | |
| ITMI960444A1 (it) | Elemento multistrato e procedimento per la sua realizzazione. | |
| RU2086414C1 (ru) | Способ изготовления изделий из углерод-углеродного композиционного материала | |
| CN218404491U (zh) | 一种拼接碳碳保温筒 | |
| RU93036237A (ru) | Способ изготовления изделия из углерод-углеродного композиционного материала | |
| CN208219713U (zh) | 一种方便连接的复合土工膜 | |
| CN208913088U (zh) | 一种后盖浇铸生产设备 | |
| JPH08118472A (ja) | 塩化ビニル系樹脂成形品同士の融着接合方法ならびに塩化ビニル系樹脂分岐管継手の製造方法 | |
| JPS55160298A (en) | Heat panel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060906 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100507 |