RU2545939C1 - Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds - Google Patents

Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds Download PDF

Info

Publication number
RU2545939C1
RU2545939C1 RU2013157961/02A RU2013157961A RU2545939C1 RU 2545939 C1 RU2545939 C1 RU 2545939C1 RU 2013157961/02 A RU2013157961/02 A RU 2013157961/02A RU 2013157961 A RU2013157961 A RU 2013157961A RU 2545939 C1 RU2545939 C1 RU 2545939C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
semi
finished products
container
heat
composite materials
Prior art date
Application number
RU2013157961/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Капустин
Леонид Викторович Худобин
Валерий Викторович Сапунов
Николай Иванович Веткасов
Сергей Михайлович Михайлин
Алексей Анатольевич Капустин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2013157961/02A priority Critical patent/RU2545939C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545939C1 publication Critical patent/RU2545939C1/en

Links

Landscapes

  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: method comprises the pre-heating and curing stages of the complete cycle of heat treatment of the group of semi-finished products from composite materials placed in the radiotransparent container, in the microwave field of the microwave chamber with the frequency 2450 MHz for manufacture of products from composite materials with the width up to 100 mm and with the frequency 890-915 MHz for manufacture of products from composite materials with the width above 100 mm, until achieving the temperature of complete polymerisation of organic thermosetting bonds with consequent holding at this temperature. The semi-finished items before heat treatment are placed in the open from above container inside the thermostatic layer from heat-insulating vapour and gas permeable radiotransparent loose material with high factor of diffuse reflection in infra-red range, meanwhile the semi-finished items are arranged by laying on the bottom of the named container designed mainly from the named heat-insulating material, with further filling of semi-finished items preferably by the same heat-insulating material the thermostatic layer is formed above and between semi-finished items, and also between the side edges of settled semi-finished items and the container walls. After finishing of the complete cycle of heat treatment and removal of the container from the microwave - chamber the material of the named thermostatic layer is removed using the pneumatic device into the storage vessel.EFFECT: increase of productivity of microwave heat treatment and quality of composite materials.6 cl

Description

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов на основе органических термореактивных связок. Настоящее изобретение может быть применено для СВЧ- термообработки любых композиционных материалов и полуфабрикатов со связующим на основе органических термореактивных связок (ОТС) с наполнителями из совершенных и несовершенных диэлектриков, в том числе с любыми модифицирующими добавками из мелкодисперсных, включая наноразмерные, материалов разной природы. В частности, настоящее изобретение относится к технологии сверхвысокочастотной (СВЧ) термообработки всех типоразмеров абразивных инструментов (АИ) на органических термореактивных связках (бакелитовой, вулканитовой и др.), предназначенных для шлифования заготовок из различных металлов и сплавов.The invention relates to the technology of manufacturing products from composite materials based on organic thermosetting ligaments. The present invention can be applied for microwave heat treatment of any composite materials and semi-finished products with a binder based on organic thermosetting bonds (OTC) with fillers from perfect and imperfect dielectrics, including any modifying additives from finely dispersed, including nanoscale, materials of different nature. In particular, the present invention relates to microwave technology for heat treatment of all sizes of abrasive tools (AI) on organic thermosetting bonds (bakelite, volcanic, etc.) intended for grinding workpieces from various metals and alloys.

Технологический процесс СВЧ-термообработки композиционных материалов на органических термореактивных связках запатентован и применяется в России с 2007 г. при изготовлении АИ.The technological process of microwave heat treatment of composite materials based on organic thermosetting bonds has been patented and has been used in Russia since 2007 in the manufacture of AI.

Известен способ изготовления абразивных инструментов на ОТС, включающий дозирование и перемешивание компонентов формовочной смеси (абразивных зерен, фенолоформальдегидной смолы и наполнителей), формование абразивного инструмента, извлечение его из пресс-формы, сушку на воздухе, термическую обработку в СВЧ-печах, последующую механическую обработку и контроль качества (см. патент на изобретение №2294825, МПК B24D 18/00 / С.М. Михайлин, Н.И. Веткасов, Н.А Трефилов, А.И. Капустин, С.В. Жданов. Опубл. 10.03.07. Бюл. №7). Этот способ, обеспечивая за счет объемного нагрева радикальное ускорение процесса при существенном снижении энергоемкости процесса по сравнению с конвективной технологией, имеет основной недостаток, состоящий в том, что при СВЧ- термообработке имеет место весьма значительный разброс (до ±15% от среднего значения) между температурами в объеме массива и на поверхности полуфабрикатов. При этом данный способ далеко не исчерпывает потенциальные возможности СВЧ-технологии по скорости нагрева, по энергоемкости процесса и по обеспечению качества готовых изделий.A known method of manufacturing abrasive tools on the OTC, including dosing and mixing the components of the molding mixture (abrasive grains, phenol-formaldehyde resin and fillers), molding the abrasive tool, removing it from the mold, air drying, heat treatment in microwave ovens, subsequent machining and quality control (see patent for invention No. 2294825, IPC B24D 18/00 / S. M. Mikhailin, N. I. Vetkasov, N. A. Trefilov, A. I. Kapustin, S. V. Zhdanov. Publ. 10.03 .07. Bull. No. 7). This method, providing due to volumetric heating, a radical acceleration of the process with a significant reduction in the energy intensity of the process compared to convective technology, has the main disadvantage in that during microwave heat treatment there is a very significant scatter (up to ± 15% of the average value) between temperatures in the bulk of the array and on the surface of the semi-finished products. Moreover, this method does not exhaust the potential of microwave technology in terms of heating rate, energy intensity of the process, and quality assurance of finished products.

Известен способ изготовления абразивного инструмента на бакелитовой связке (патент на изобретение №2351696, МПК B24D 18/00 / С.М. Михайлин, Худобин Л.В., Н.И. Веткасов, А.И. Капустин, С.В. Жданов, Н.А Трефилов. Опубл. 10.04.09. Бюл. №10), согласно которому перед СВЧ-термообработкой полуфабрикаты абразивных инструментов помещают в теплоизолированный радиопрозрачный парогазопроницаемый контейнер-термостат. После достижения температуры полной полимеризации термореактивной связки и выдержки при этой температуре термостат извлекают из СВЧ-камеры и выдерживают полуфабрикаты абразивных инструментов в термостате до снижения их температуры до заданной (не менее чем на 80°C). После этого термостат открывают, полуфабрикаты охлаждают на открытом воздухе, а затем извлекают из термостата.A known method of manufacturing an abrasive tool on a bakelite bond (patent for the invention No. 2351696, IPC B24D 18/00 / S.M. Mikhailin, Khudobin L.V., N.I. Vetkasov, A.I. Kapustin, S.V. Zhdanov , N.A. Trefilov. Publish. 04/10/09. Bull. No. 10), according to which, before microwave heat treatment, semi-finished abrasive tools are placed in a heat-insulated radio-transparent vapor-gas-permeable container-thermostat. After reaching the temperature of complete polymerization of the thermosetting binder and holding at this temperature, the thermostat is removed from the microwave chamber and the semi-finished abrasive tools are kept in the thermostat until their temperature drops to the set temperature (not less than 80 ° C). After that, the thermostat is opened, the semi-finished products are cooled in the open air, and then removed from the thermostat.

Этот способ позволил снизить разброс температур полуфабрикатов до допустимого (технологически приемлемого) уровня и несколько увеличить производительность процесса. Однако применение данной технологии выявило отрицательное воздействие на качество готовых АИ паров выделяющихся в процессе СВЧ-нагрева летучих веществ за счет их конденсации на относительно более холодной, чем в массиве, поверхности полуфабрикатов.This method allowed to reduce the temperature spread of semi-finished products to an acceptable (technologically acceptable) level and to slightly increase the productivity of the process. However, the use of this technology revealed a negative effect on the quality of the finished AI vapors of the volatiles released during microwave heating due to their condensation on the relatively cooler surface of the semi-finished products than in the array.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ термообработки полуфабрикатов АИ на ОТС (патент на изобретение №2349688, МПК B24D 18/00 / С.М. Михайлин, Худобин Л.В., Н.И. Веткасов, А.И. Капустин, С.В. Жданов, Н.А Трефилов. Опубл. 20.03.09. Бюл. №8), согласно которому перед СВЧ-термообработкой полуфабрикаты АИ помещают в теплоизолированный радиопрозрачный парогазопроницаемый контейнер-термостат, а в процессе СЧВ-термообработки осуществляют принудительное равномерное удаление летучих продуктов из свободного объема термостата, исключая возможность достижения парами летучих веществ состояния насыщения при сохранении максимально возможного эффекта теплоизоляции рабочей зоны термостата и обеспечения разброса температур полуфабрикатов внутри термостата, не превышающего ±10% от ее среднего уровня, причем удаление летучих веществ осуществляют потоком воздуха через щели, выполненные в передней и задней стенках термостата.The closest in technical essence to the claimed invention is the method of heat treatment of AI semi-finished products at OTS selected as a prototype (patent for invention No. 2349688, IPC B24D 18/00 / S.M. Mikhailin, Khudobin L.V., N.I. Vetkasov, A.I. Kapustin, S.V. Zhdanov, N.A. Trefilov, published on March 20, 09, Bull. No. 8), according to which, before the microwave heat treatment, the semi-finished products of AI are placed in a heat-insulated radio-transparent vapor-gas-permeable container-thermostat, and in the process of microwave frequency correction - heat treatments carry out forced uniform removal of volatile products Ucts from the free volume of the thermostat, excluding the possibility of vaporization of the vapor in a saturation state while maintaining the maximum possible effect of thermal insulation of the working zone of the thermostat and ensuring a temperature dispersion of the semi-finished products inside the thermostat, not exceeding ± 10% of its average level, and the removal of volatile substances is carried out by an air flow through the cracks made in the front and rear walls of the thermostat.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании указанного способа термообработки композиционных материалов со связующим на ОТС, на примере процесса СВЧ-бакелизации полуфабрикатов АИ, относится то, что при его реализации имеют место существенные тепловые потери энергии, связанные с конвективным теплообменом между полуфабрикатами и воздухом в рабочей камере СВЧ-печи, кондуктивным теплообменом между полуфабрикатами и материалом дна рабочей камеры, на которое их устанавливают и который всегда по своим теплофизическим свойствам отличается от свойств окружающего полуфабрикаты воздуха, а также с тепловым излучением с поверхности полуфабрикатов в свободное пространство контейнера, что в процессе термообработки приводит к существенной неравномерности температуры по объему полуфабрикатов и ухудшает качество получаемых изделий. При этом упомянутое техническое решение не позволяет полностью исключить отрицательное влияние паров летучих продуктов на качество изделий.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the specified method of heat treatment of composite materials with a binder on OTS, using the microwave Bakelization process of AI semi-finished products as an example, include the fact that during its implementation there are significant heat energy losses associated with convective heat transfer between the semi-finished products and air in the working chamber of the microwave oven, conductive heat exchange between the semi-finished products and the bottom material of the working chamber on which they are installed and which Always in its thermophysical properties different from the properties of the surrounding air intermediates, as well as thermal radiation from the surface of the semi into the headspace of the container, which during the heat treatment results in a significant unevenness on semifinished volume temperature and degrades the quality of the products. Moreover, the mentioned technical solution does not allow to completely eliminate the negative effect of the vapor of volatile products on the quality of the products.

Технический результат - повышение производительности процесса СВЧ-термообработки полуфабрикатов и качества изделий из композиционных материалов на ОТС.The technical result is an increase in the productivity of the process of microwave heat treatment of semi-finished products and the quality of products from composite materials at OTS.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе СВЧ-термообработки полуфабрикатов композиционных материалов на органических термореактивных связках, включающем стадии предварительного прогрева и отверждения полного цикла термообработки группы полуфабрикатов из композиционных материалов, помещенных в радиопрозрачный контейнер, в микроволновом поле СВЧ-камеры с частотой 2450 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной до 100 мм и с частотой 890…915 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной свыше 100 мм, до достижения температуры полной полимеризации органической термореактивной связки с последующей выдержкой при этой температуре, особенность заключается в том, что полуфабрикаты перед термообработкой размещают в открытом сверху контейнере внутри термостатирующего слоя из теплоизолирующего парогазопроницаемого радиопрозрачного сыпучего материала с высоким коэффициентом диффузного отражения в инфракрасном диапазоне, что осуществляют укладкой полуфабрикатов на дно упомянутого контейнера, выполненное преимущественно из упомянутого теплоизолирующего материала, а затем засыпкой полуфабрикатов предпочтительно таким же теплоизолирующим материалом с формированием термостатирующего слоя над и между полуфабрикатами, а также между боковыми краями садки полуфабрикатов и стенками контейнера, а после завершения полного цикла термообработки и извлечения контейнера из СВЧ-камеры материал упомянутого термостатирующего слоя удаляют с помощью пневмоустройства в емкость-накопитель.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of microwave heat treatment of semi-finished composite materials on organic thermosetting ligaments, which includes the stages of preheating and curing the full cycle of heat treatment of a group of semi-finished products from composite materials placed in a radio-transparent container in a microwave field of a microwave camera with a frequency of 2450 MHz in the manufacture of products from composite materials up to 100 mm thick and with a frequency of 890 ... 915 MHz for trapping products from composite materials with a thickness of more than 100 mm, until the temperature of complete polymerization of the organic thermosetting binder is reached, followed by exposure at this temperature, the peculiarity is that the semi-finished products are placed in an open top container inside a thermostatic layer of a heat-insulating vapor-gas-permeable radio-transparent bulk material with high the coefficient of diffuse reflection in the infrared range, which is carried out by laying semi-finished products on but said container, made predominantly of said heat-insulating material, and then backfilled with semi-finished products, preferably with the same heat-insulating material, with the formation of a thermostatic layer above and between the semi-finished products, as well as between the side edges of the semi-finished product cage and the walls of the container, and after completion of the full cycle of heat treatment and removal of the container from Microwave chambers the material of the thermostatic layer is removed using a pneumatic device in the storage tank.

Для формирования термостатирующего слоя применяют упомянутый теплоизолирующий материал предпочтительно с объемным насыпным весом не более 200 кг/куб.м. Дно контейнера (нижняя часть термостатирующего слоя) выполняют предпочтительно толщиной не менее 30% высоты садки полуфабрикатов, а термостатирующий слой над и между полуфабрикатами, а также между боковыми краями садки полуфабрикатов и стенками контейнера выполняют предпочтительно толщиной не менее половины толщины дна контейнера.To form a thermostatic layer, said heat insulating material is used, preferably with a bulk density of not more than 200 kg / cubic meter. The bottom of the container (the lower part of the thermostatic layer) is preferably made with a thickness of at least 30% of the height of the semi-finished product batch, and the thermostatic layer above and between the semi-finished products and also between the side edges of the semi-finished product batch and the walls of the container is preferably made with a thickness of at least half the thickness of the container bottom.

Расположение полуфабрикатов внутри термостатирующего слоя позволяет обеспечить практически одинаковые условия теплообмена и связанного с ним массообмена полуфабрикатов с окружающей средой с минимизацией потерь тепловой энергии, выделяющейся в полуфабрикатах в процессе СВЧ-нагрева. При этом величина тепловых потерь, в основном, определяется кондуктивными потерями по точкам соприкосновения полуфабрикатов с гранулами теплоизоляционного материала термостатирующего слоя. Площадь точечных контактов весьма незначительна, что определяет незначительный уровень этих тепловых потерь.The location of the semi-finished products inside the thermostatic layer allows you to provide almost the same conditions for heat transfer and the associated mass transfer of the semi-finished products with the environment with minimizing the loss of thermal energy released in the semi-finished products during microwave heating. The magnitude of the heat loss is mainly determined by the conductive loss at the points of contact of the semi-finished products with the granules of the heat-insulating material of the thermostatic layer. The area of point contacts is very small, which determines an insignificant level of these heat losses.

СВЧ-термообработка полуфабрикатов внутри термостатирующего слоя позволяет повысить производительность процесса за счет увеличения скорости СВЧ-нагрева полуфабрикатов и качество изделий из композитных материалов на ОТС за счет достижения высокой равномерности температуры полуфабрикатов по всему объему (в массиве полуфабрикатов и на их поверхности), а также за счет исключения отрицательного влияния выделяющихся летучих продуктов в результате достижения практически полного отсутствия их контакта с наружными поверхностями полуфабрикатов благодаря тому, что летучие продукты, выходя из массива полуфабрикатов, сразу попадают в межзерновое пространство сыпучего материала-теплоизолятора, снизить энергоемкость технологического процесса.Microwave heat treatment of semi-finished products inside the thermostatic layer allows to increase the process productivity by increasing the microwave heating speed of semi-finished products and the quality of products made of composite materials on OTS by achieving high uniformity of temperature of semi-finished products throughout the volume (in the array of semi-finished products and on their surface), as well as due to the exclusion of the negative effect of the released volatile products as a result of achieving almost complete absence of their contact with the outer surfaces of the semi kat due to the fact that volatile products, leaving the array of semi-finished products, immediately fall into the intergranular space of bulk material-heat insulator, to reduce the energy consumption of the process.

Заявляемое изобретение представляет собой способ СВЧ-термообработки полуфабрикатов из композиционных материалов на органических термореактивных связках. Предлагаемый способ термообработки полуфабрикатов из композиционных материалов в термостатирующем слое осуществляют следующим образом.The invention is a method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials on organic thermosetting bonds. The proposed method of heat treatment of semi-finished products from composite materials in a thermostatic layer is as follows.

Полуфабрикаты укладывают согласно технологической схеме садки в открытый (не имеющий верхней крышки) контейнер на его дно, выполненное преимущественно из упомянутого теплоизолирующего материала, например, состоящее из диатомитового кирпича или газобетонных плит плотностью около 400 кг/куб.м, перфорированных по толщине не менее чем на 70% площади опорной плоскости и объема круглыми или прямоугольными отверстиями, заполненными сыпучим теплоизоляционным материалом термостатирующего слоя, на которых дополнительно сформирован сплошной термостатирующий слой толщиной не менее 20 мм из упомянутого сыпучего теплоизоляционного материала. Затем полуфабрикаты засыпают теплоизолирующим сыпучим материалом с формированием термостатирующего слоя в свободном пространстве контейнера с выполнением упомянутых выше требований. Далее, контейнер с полуфабрикатами, уже находящимися внутри термостатирующего слоя, загружают в СВЧ-камеру для термообработки. После достижения температуры полной полимеризации органической термореактивной связки полуфабрикаты медленно охлаждают внутри термостатирующего слоя до заданной технологическим регламентом температуры. В процессе охлаждения контейнер с полуфабрикатами может находиться как внутри камеры, так и вне ее. После завершения полного цикла термообработки и извлечения контейнера из СВЧ-камеры, материал упомянутого термостатирующего слоя удаляют с помощью пневмоустройства в емкость-накопитель для использования при проведении последующих процессов СВЧ-термообработки.Semi-finished products are laid according to the technological scheme of the cage in an open (not having a top cover) container at its bottom, made mainly of the aforementioned heat-insulating material, for example, consisting of diatomaceous brick or aerated concrete with a density of about 400 kg / cubic meter, perforated in thickness not less than 70% of the area of the supporting plane and the volume of round or rectangular holes filled with bulk heat-insulating material of the thermostatic layer, on which a continuous ter a bridging layer with a thickness of at least 20 mm from said bulk heat-insulating material. Then, the semi-finished products are covered with insulating bulk material with the formation of a thermostatic layer in the free space of the container with the fulfillment of the above requirements. Next, a container with semi-finished products already inside the thermostatic layer is loaded into a microwave chamber for heat treatment. After reaching the temperature of complete polymerization of the organic thermosetting binder, the semi-finished products are slowly cooled inside the thermostatic layer to the temperature specified by the technological regulations. During the cooling process, the container with semi-finished products can be located both inside the chamber and outside it. After completing the full cycle of heat treatment and removing the container from the microwave chamber, the material of the aforementioned thermostatic layer is removed using a pneumatic device in a storage tank for use in subsequent microwave heat treatment processes.

В качестве сыпучих материалов для формирования упомянутого термостатирующего слоя, внутри которого проводится СВЧ-термообработка полуфабрикатов, могут быть использованы сыпучие теплоизолирующие материалы, обладающие радиопрозрачностью и парогазопроницаемостью, с рабочей температурой не менее 500°C и высоким коэффициентом диффузного отражения инфракрасного излучения, например: вермикулит вспученный, перлит, гранулы вспененного жидкого стекла с различными наполнителями и др.As bulk materials for forming the aforementioned thermostatic layer, inside which microwave heat treatment of semi-finished products is carried out, bulk heat-insulating materials with radio transparency and vapor and gas permeability can be used, with an operating temperature of at least 500 ° C and a high diffuse reflectance of infrared radiation, for example: expanded vermiculite , perlite, granules of foamed liquid glass with various fillers, etc.

Об эффективности предлагаемого способа термообработки можно судить по следующему примеру.The effectiveness of the proposed method of heat treatment can be judged by the following example.

На первом этапе провели СВЧ-бакелизацию 4-х полуфабрикатов абразивных кругов размером 150×25×32 на бакелитовом связующем, уложенных в стопку на дно камеры, выполненное из теплоизоляционного диатомитового кирпича плотностью 400 кг./куб.м, при удельной мощности СВЧ-нагрева 57 Вт/кг, применив теплоизолированный радиопрозрачный парогазопроницаемый полый, слабо вентилируемый, контейнер-термостат (см. прототип). Температуру регистрировали в 9-ти контрольных точках: на глубине 5 мм от внутренней кромки, в центре массива, а также на глубине 5 мм от внешней кромки полуфабрикатов.At the first stage, microwave bakelization of 4 semi-finished products of abrasive wheels with a size of 150 × 25 × 32 on a bakelite binder, stacked on the bottom of the chamber, made of heat-insulating diatomite brick with a density of 400 kg / cubic meter, with a specific power of microwave heating was carried out 57 W / kg, using a thermally insulated radiolucent vapor-permeable hollow, slightly ventilated container thermostat (see prototype). The temperature was recorded at 9 control points: at a depth of 5 mm from the inner edge, in the center of the array, and also at a depth of 5 mm from the outer edge of the semi-finished products.

При нагреве до Tср=200°C разброс температур от среднего значения в радиальном направлении составил в среднем ±7,1%. Разброс температур от среднего значения по высоте составил в среднем ±12,8%.When heated to T cf = 200 ° C, the temperature spread from the average value in the radial direction averaged ± 7.1%. The temperature spread from the average height value averaged ± 12.8%.

После нагрева до 200°C контролировали процесс остывания полуфабрикатов. Через 1 час зарегистрировали снижение температуры полуфабрикатов в среднем на 57°C.After heating to 200 ° C, the cooling process of the semi-finished products was controlled. After 1 hour, a decrease in the temperature of semi-finished products by an average of 57 ° C was recorded.

На втором этапе провели СВЧ-бакелизацию полуфабрикатов из той же партии, что и на первом этапе, при тождественных условиях нагрева полуфабрикатов и контроля температур, но с размещением полуфабрикатов в термостатирующем слое, в качестве которого применили парогазопроницаемый радиопрозрачный сыпучий материал - вспученный вермикулит фракционированный марки ВВФ-2,0 с насыпной плотностью 125 кг/куб.м (поставщик ЗАО "Слюдяная фабрика» С. Петербург, ТУ 5712-091-00281915-2007). Дно контейнера выполнили из диатомитового кирпича толщиной 40…45 мм, перфорированного отверстиями на всю толщину. Заполнили отверстия перфорации вермикулитовыми гранулами, при этом общая площадь заполненных вермикулитом отверстий перфорации составила около 70% общей опорной рабочей площадки дна контейнера. На площадке дополнительно сформировали сплошной слой из вермикулита толщиной 20 мм. Затем установили полуфабрикаты и засыпали их вермикулитом до образования над их поверхностью равномерного теплоизолирующего слоя толщиной 30 мм.At the second stage, microwave bakelization of semi-finished products from the same batch as in the first stage was carried out, under the identical conditions for heating the semi-finished products and temperature control, but with the placement of the semi-finished products in a thermostatic layer, which was used as a vapor-gas-permeable radio-transparent bulk material - expanded fractionated vermiculite of the WWF brand -2.0 with a bulk density of 125 kg / cubic meter (supplier of Mica Factory St. Petersburg, TU 5712-091-00281915-2007). The bottom of the container was made of 40 ... 45 mm thick diatom brick, perforated The perforation holes were filled with vermiculite granules, the total area of the perforation holes filled with vermiculite was about 70% of the total supporting working platform of the bottom of the container. An additional 20 mm thick layer of vermiculite was additionally formed on the site. Semi-finished products were installed and filled with vermiculite. until a uniform heat-insulating layer 30 mm thick is formed above their surface.

При нагреве до Tср=200°C разброс температур от среднего значения в радиальном направлении составил в среднем ±1,8%. Разброс температур от среднего значения по высоте составил в среднем ±2,5%.When heated to T cf = 200 ° C, the temperature spread from the average value in the radial direction averaged ± 1.8%. The temperature spread from the average height value averaged ± 2.5%.

После нагрева до 200°C контролировали процесс остывания полуфабрикатов в термостатирующем слое. Через 1 час зарегистрировали снижение температуры полуфабрикатов в среднем на 24°C.After heating to 200 ° C, the cooling process of the semi-finished products in a thermostatic layer was controlled. After 1 hour, a decrease in temperature of semi-finished products by an average of 24 ° C was recorded.

Таким образом, показано, что применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечивает уменьшение разброса температур по объему полуфабрикатов не менее чем в 4 раза, что позволяет существенно повысить качество изделий из композиционных материалов со связующим на основе ОТС, термообработанных в СВЧ-поле, повышает скорость нагрева полуфабрикатов при прежних энергетических затратах, снижает энергоемкость технологического процесса. При этом снижение скорости остывания полуфабрикатов после их полного СВЧ-нагрева внутри термостатирующего слоя более чем в 2 раза по сравнению с прототипом указывает на обеспечение существенного повышения эффективности теплоизоляции полуфабрикатов.Thus, it is shown that the application of the proposed method in comparison with the prototype provides a decrease in the temperature dispersion in the volume of semi-finished products not less than 4 times, which can significantly improve the quality of products made of composite materials with a binder based on OTS, heat-treated in a microwave field, increases the speed heating of semi-finished products at the previous energy costs, reduces the energy intensity of the process. Moreover, the decrease in the cooling rate of semi-finished products after their complete microwave heating inside the thermostatic layer by more than 2 times compared with the prototype indicates a significant increase in the efficiency of thermal insulation of semi-finished products.

Claims (6)

1. Способ СВЧ-термообработки полуфабрикатов из композиционных материалов на органических термореактивных связках, включающий стадии предварительного прогрева и отверждения полного цикла термообработки группы полуфабрикатов из композиционных материалов, помещенных в радиопрозрачный контейнер, в микроволновом поле СВЧ-камеры с частотой 2450 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной до 100 мм и с частотой 890-915 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной свыше 100 мм, до достижения температуры полной полимеризации органической термореактивной связки с последующей выдержкой при этой температуре, отличающийся тем, что полуфабрикаты перед термообработкой размещают в открытом сверху контейнере внутри термостатирующего слоя из теплоизолирующего парогазопроницаемого радиопрозрачного сыпучего материала с высоким коэффициентом диффузного отражения в инфракрасном диапазоне, при этом размещение полуфабрикатов осуществляют укладкой на дно упомянутого контейнера, выполненное преимущественно из упомянутого теплоизолирующего материала, а затем засыпкой полуфабрикатов предпочтительно таким же теплоизолирующим материалом формируют термостатирующий слой над и между полуфабрикатами, а также между боковыми краями садки полуфабрикатов и стенками контейнера, а после завершения полного цикла термообработки и извлечения контейнера из СВЧ-камеры материал упомянутого термостатирующего слоя удаляют с помощью пневмоустройства в емкость-накопитель.1. The method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials on organic thermosetting bonds, including the stage of preheating and curing the complete cycle of heat treatment of a group of semi-finished products from composite materials placed in a radio-transparent container in the microwave field of a microwave camera with a frequency of 2450 MHz in the manufacture of products from composite materials with a thickness of up to 100 mm and with a frequency of 890-915 MHz in the manufacture of products from composite materials with a thickness of more than 100 mm, until temperatures are reached complete polymerization of the organic thermosetting binder, followed by exposure at this temperature, characterized in that the semi-finished products are placed in an open top container inside a thermostatic layer of a heat-insulating vapor-permeable radio-transparent bulk material with a high diffuse reflection coefficient in the infrared range, while the semi-finished products are placed on the bottom said container made predominantly of said heat insulating material, and then backfilled with the semi-finished products, preferably with the same heat-insulating material, a thermostatic layer is formed above and between the semi-finished products, as well as between the side edges of the semi-finished product cage and the walls of the container, and after the completion of the full cycle of heat treatment and extraction of the container from the microwave chamber, the material of the mentioned thermostatic layer is removed using pneumatic devices in the storage tank. 2. Способ по п.1, в котором нижнюю часть термостатирующего слоя на упомянутом дне контейнера выполняют преимущественно из упомянутого теплоизолирующего материала с толщиной предпочтительно не менее 30% высоты садки полуфабрикатов.2. The method according to claim 1, in which the lower part of the thermostatic layer on said bottom of the container is made mainly of the aforementioned heat-insulating material with a thickness of preferably at least 30% of the height of the charge of semi-finished products. 3. Способ по п.1, в котором упомянутый термостатирующий слой над и между полуфабрикатами, а также между боковыми краями садки полуфабрикатов и стенками контейнера выполняют толщиной предпочтительно не менее половины толщины теплоизолирующего дна контейнера.3. The method according to claim 1, in which the aforementioned thermostatic layer above and between the semi-finished products, as well as between the side edges of the cages of the semi-finished products and the walls of the container, preferably at least half the thickness of the insulating bottom of the container. 4. Способ по п.1, в котором применяют упомянутый теплоизолирующий материал термостатирующего слоя с объемным насыпным весом предпочтительно не более 200 кг/куб.м.4. The method according to claim 1, in which the aforementioned heat-insulating material of a thermostatic layer with a bulk density of preferably not more than 200 kg / cubic meter is used. 5. Способ по п.1, в котором применяют упомянутый теплоизолирующий материал термостатирующего слоя с рабочей температурой не менее 500°C.5. The method according to claim 1, in which said heat-insulating material of a thermostatic layer is used with an operating temperature of at least 500 ° C. 6. Способ по п.2, в котором упомянутое дно контейнера изготавливают из блочного теплоизолирующего материала в виде диатомитового кирпича или газобетонных плит с плотностью предпочтительно около 400 кг/куб.м, перфорированных по толщине предпочтительно не менее чем на 70% опорной плоскости и объема круглыми или прямоугольными отверстиями, заполненными упомянутым сыпучим теплоизолирующим материалом термостатирующего слоя, на котором дополнительно формируют сплошной термостатирующий слой предпочтительно толщиной около 20 мм из упомянутого сыпучего теплоизолирующего материала. 6. The method according to claim 2, in which said container bottom is made of block heat-insulating material in the form of diatomaceous brick or aerated concrete slabs with a density of preferably about 400 kg / cubic meter, perforated in thickness, preferably not less than 70% of the reference plane and volume round or rectangular openings filled with said bulk insulating material of a thermostatic layer, on which a continuous thermostatic layer is additionally formed, preferably about 20 mm thick, from said ypuchego insulating material.
RU2013157961/02A 2013-12-25 2013-12-25 Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds RU2545939C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157961/02A RU2545939C1 (en) 2013-12-25 2013-12-25 Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157961/02A RU2545939C1 (en) 2013-12-25 2013-12-25 Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2545939C1 true RU2545939C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53295671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013157961/02A RU2545939C1 (en) 2013-12-25 2013-12-25 Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545939C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2763601C1 (en) * 2021-06-30 2021-12-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Method for heat treatment of bulk materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2294825C2 (en) * 2005-04-15 2007-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Mode of manufacturing of an abrasive instrument on a bakelite pack
RU2349688C1 (en) * 2007-07-17 2009-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for thermal treatment of half-finished abrasive tools on organic thermosetting binders
FR2976062A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-07 Idco Method for flash heat treatment of e.g. materials by microwave radiation, involves heating material by stirring material and pre-heated bed for predetermined time so that heat is transferred to material by conduction and convection
RU2490115C1 (en) * 2011-12-06 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of making abrasive tool on organic thermoset binder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2294825C2 (en) * 2005-04-15 2007-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Mode of manufacturing of an abrasive instrument on a bakelite pack
RU2349688C1 (en) * 2007-07-17 2009-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method for thermal treatment of half-finished abrasive tools on organic thermosetting binders
FR2976062A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-07 Idco Method for flash heat treatment of e.g. materials by microwave radiation, involves heating material by stirring material and pre-heated bed for predetermined time so that heat is transferred to material by conduction and convection
RU2490115C1 (en) * 2011-12-06 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of making abrasive tool on organic thermoset binder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2763601C1 (en) * 2021-06-30 2021-12-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Method for heat treatment of bulk materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK2227447T3 (en) A process for drying ceramic honeycomb bodies
CN1307121C (en) Method for processing ceramics using electromagnetic energy
RU2545939C1 (en) Method of microwave heat treatment of semi-finished products from composite materials based on organic thermosetting bonds
JP2024012411A (en) Foaming of blowing agent-containing polymers through use of microwaves
CN106610222A (en) Heat treatment equipment
JPH11509617A (en) Drying method of porous body
KR101647369B1 (en) Infra-red ray radiating and heating formentation device and preparation method of it
CN105693224A (en) Drying technology for alumina foam ceramic green body with large specification
US9873185B2 (en) Rapid curing of resin bonded grinding wheels
CN105671483A (en) Manufacturing method for tungsten-silicon target material
RU2349688C1 (en) Method for thermal treatment of half-finished abrasive tools on organic thermosetting binders
CN110451971A (en) A kind of preparation method of corrosion-and high-temp-resistant silicon carbide articles
WO2009020378A2 (en) Microwave sintering furnace and method for sintering artificial tooth using the same
JP2009126746A (en) Method for drying formed product of clay such as tile and apparatus for drying the same
CN107699673A (en) A kind of high flux gradient thermal processing array crucible
ES2948674T3 (en) Improvement of the manufacturing procedure for conglomerate slabs
JP5754049B2 (en) Ceramic drying furnace and method for drying unfired ceramic
USRE18506E (en) By edward mandel
RU2351696C1 (en) Method for thermal processing of semi-finished abrasive tools on organic thermosetting binding agents
KR101358358B1 (en) Degreasing sintering furnace
RU2467100C1 (en) Method of thermal treatment of abrasive tool (at)
CN102897740A (en) Production method and production equipment of potassium polymetaphosphate
CN102153354A (en) Process method for de-waxing and glue discharging by utilizing microwave kiln
RU2535223C1 (en) Method of thermoforming of composite products /versions/ and device for thereof realisation /versions/
SE446341B (en) PROCEDURE FOR PREPARING HEATED FOAM THROUGH CONDENSATION REACTIONS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181226