CN112645716A - 一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法，以解决现有技术中存在的具有开口的陶瓷基复合材料零件预制体在脱模后继续沉积时会出现高温变形情况，而采用石墨模具进行沉积校型难以保证零件外型准确，还会影响沉积效果，且石墨模具装夹难度较大，不易拆卸，成本较高的问题。该工装包括至少一个陶瓷基复合材料的校型板，校型板的一个侧边上设置有至少两个校型插槽，各校型插槽之间的距离与待校型零件对应开口的两侧壁之间的距离相匹配；校型插槽的形状与待校型零件的对应侧壁靠近开口处的截面轮廓相匹配，其宽度比待校型零件壁厚宽1‑3mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法。
背景技术
陶瓷基复合材料是一种兼有金属材料、陶瓷材料和碳材料性能优点的热结构/功能一体化新型材料，具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化、抗烧蚀、对裂纹不敏感，不发生灾难性毁损等特点，在机械、航空航天、核、能源等领域有着广泛的应用。陶瓷基复合材料产品均是通过各个不同外型的单个零件进行装配而成，故零件的制备过程对最终产品的装配尤为重要。
陶瓷基复合材料零件的制备必须经过化学气象沉积(CVI)，而零件在此过程中，由于沉积炉内的温度极高，陶瓷基复合材料零件预制体在脱模后继续沉积时会出现高温变形情况，零件外型变形后，将会导致此零件无法进行产品装配，或直接报废。具有开口的陶瓷基复合材料零件在沉积过程中的主要变形为张口或者收口，以U型件为例，按照常规工艺采用石墨模具对其进行沉积校型，如果只采用外模校型，解决了U型件张口问题，但零件会出现收口现象；如果只采用内模校型，则零件又会出现张口现象；如果一直带全模进行沉积校型，虽然解决了零件张口或收口问题，但零件表面被模具完全挡住，沉积时零件表面无气流流通，严重影响沉积质量，使零件最终密度无法达标。此外，石墨模具作为校型工装时，装夹难度较大，不易拆卸，且成本较高。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的具有开口的陶瓷基复合材料零件预制体在脱模后继续沉积时会出现高温变形情况，而采用石墨模具进行沉积校型难以保证零件外型准确，还会影响沉积效果，且石墨模具装夹难度较大，不易拆卸，成本较高的问题，而提供了一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装及方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，其特殊之处在于：
包括至少一个陶瓷基复合材料的校型板；
所述校型板的一个侧边上设置有至少两个校型插槽，各校型插槽之间的距离与待校型零件对应开口的两侧壁之间的距离相匹配；
所述校型插槽的形状与待校型零件的对应侧壁靠近开口处的截面轮廓相匹配，其宽度比待校型零件壁厚宽1-3mm。
进一步地，所述校型插槽的深度与其宽度比为3-5：1。
进一步地，所述校型板的密度≥1.8g/cm3。
进一步地，所述校型板上还设置有多个减重透气孔。
一种陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)取至少一个陶瓷基复合材料的校型板，按照待校型零件的开口处侧壁间距离及截面轮廓，在校型板上加工校型插槽，所述校型插槽的宽度比待校型零件壁厚宽1-3mm；
2)将校型板扣在待校型零件的开口上，使待校型零件的开口处侧壁***校型板的校型插槽内；
3)将陶瓷基复合材料平板料或石墨块塞入校型插槽槽壁与待校型零件侧壁之间的间隙，从而将校型板固定在待校型零件上；
4)对带有校型板的待校型零件进行CVI沉积，同时进行校型。
进一步地，步骤1)中，所述校型插槽的深度与其宽度比为3-5：1。
进一步地，步骤1)中，所述校型板的密度≥1.8g/cm3。
进一步地，所述步骤1)和步骤2)之间还包括：
a)在校型板上加工多个减重透气孔。
本发明相比现有技术的有益效果是：
(1)本发明提供的陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，通过校型板上的校型插槽对待校型零件的开口处侧壁进行限定，防止零件在沉积过程中发生张口或收口现象，保证零件外型准确；校型板与待校型零件接触面较小，不会影响沉积效果；该工装结构简单，便于装夹及拆卸，且可采用现场零件料头进行加工，有利于节约成本；
(2)校型插槽的深度与其宽度比为3-5：1，可确保校型板固定的可靠性，且不会过多遮挡待校型零件表面；
(3)校型板的密度≥1.8g/cm3，可保证校型板在沉积过程中不会发生高温变形；
(4)在校型板上设置多个减重透气孔，便于校型板的装夹和拆卸操作，也能在沉积过程中使气流循环流动；
(5)本发明提供的陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，通过在校型板上加工与待校型零件开口处侧壁匹配的校型插槽，利用校型插槽对待校型零件的开口处侧壁进行限定，从而在后续沉积过程中对零件进行准确校型，该方法简单易操作，不仅能够保证零件外型准确，且不会影响沉积效果。
附图说明
图1是一种待校型的陶瓷基复合材料零件的结构示意图；
图2是本发明陶瓷基复合材料零件沉积校型工装一个实施例的结构示意图；
图3是本发明陶瓷基复合材料零件沉积校型工装实施例的使用状态示意图。
图中，01-待校型零件；
1-校型板，2-校型插槽，3-减重透气孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
以外形较为规则的U型件(如图1所示)的校型工装及校型过程为例。
适用于该U型件的校型工装如图2所示，包括至少一个密度≥1.8g/cm3的陶瓷基复合材料的校型板1，校型板1上设置有两个校型插槽2和多个减重透气孔3。
两个校型插槽2均位于校型板1的一个侧边上，其之间的距离与待校型零件01的开口处两侧壁之间的距离相匹配。校型插槽2的形状与待校型零件01的对应侧壁靠近开口处的截面轮廓相匹配，且其宽度比待校型零件01壁厚宽1-3mm，其深度与其宽度比为3-5：1。
对脱模后的U型件进行沉积校型，具体过程如下：
1)取三个密度≥1.8g/cm3的陶瓷基复合材料的校型板1，按照待校型零件01的开口处侧壁间距离及截面轮廓，在每个校型板1上加工两个校型插槽2，使得校型插槽2的宽度比待校型零件01壁厚宽3mm，便于后续固定操作；校型插槽2的深度与其宽度比为4：1；
2)在校型板1上加工多个减重透气孔3；
3)将三个校型板1分别扣在待校型零件01的开口上，并沿开口处侧壁均布，待校型零件01的开口处两侧壁均***三个校型板1的校型插槽2内；
4)将陶瓷基复合材料平板料或石墨块塞入校型插槽2槽壁与待校型零件01侧壁之间的间隙，从而将校型板1固定在待校型零件01上，如图3所示；
5)对带有校型板1的待校型零件01进行CVI沉积，同时进行校型。
采用上述方法进行沉积校型的U型件出炉后无变形情况，经无损检测，零件内部密度均匀，沉积质量良好。
Claims (8)
1.一种陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，其特征在于：
包括至少一个陶瓷基复合材料的校型板(1)；
所述校型板(1)的一个侧边上设置有至少两个校型插槽(2)，各校型插槽(2)之间的距离与待校型零件(01)对应开口的两侧壁之间的距离相匹配；
所述校型插槽(2)的形状与待校型零件(01)的对应侧壁靠近开口处的截面轮廓相匹配，其宽度比待校型零件(01)壁厚宽1-3mm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，其特征在于：
所述校型插槽(2)的深度与其宽度比为3-5：1。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，其特征在于：
所述校型板(1)的密度≥1.8g/cm3。
4.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型工装，其特征在于：
所述校型板(1)上还设置有多个减重透气孔(3)。
5.一种陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取至少一个陶瓷基复合材料的校型板，按照待校型零件的开口处侧壁间距离及截面轮廓，在校型板上加工校型插槽，所述校型插槽的宽度比待校型零件壁厚宽1-3mm；
2)将校型板扣在待校型零件的开口上，使待校型零件的开口处侧壁***校型板的校型插槽内；
3)将陶瓷基复合材料平板料或石墨块塞入校型插槽槽壁与待校型零件侧壁之间的间隙，从而将校型板固定在待校型零件上；
4)对带有校型板的待校型零件进行CVI沉积，同时进行校型。
6.根据权利要求5所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，其特征在于：
步骤1)中，所述校型插槽的深度与其宽度比为3-5：1。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，其特征在于：
步骤1)中，所述校型板的密度≥1.8g/cm3。
8.根据权利要求5或6或7所述的陶瓷基复合材料零件沉积校型方法，其特征在于：
所述步骤1)和步骤2)之间还包括：
a)在校型板上加工多个减重透气孔。
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