【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于乘用車制動盤，具體涉及熔滲爐及其在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用。
技術介紹
1、現階段，碳陶制動盤在乘用車后裝市場應用廣泛，同時在國防軍工、軌道交通等領域也逐步開展應用測試；目前碳陶制動盤生產周期長、價格高等成為制約其快速發展的關鍵阻礙；后續隨著碳陶制動盤更進一步推廣，更高效快速的生產、更低的成本、更好的質量將成為企業競爭中的關鍵因素；傳統生產下碳陶制動盤熔滲溫度大致在1700-1900℃，熔滲工序全過程一般需耗時3-5天，熱量主要由石墨發熱組件感應發熱輻射至熔滲乘料工裝，再傳導和輻射至產品和硅料，多步驟的熱量傳遞使得整個升溫過程較為慢速，同時也更容易造成爐內溫度的不均，往往較快速升溫會出現不同位置出現多至幾百度的溫差，對整個工藝過程造成較大的影響。
2、傳統熔滲爐為中頻感應爐，傳統熔滲爐的發熱原理為交變電流通過感應線圈時會產生一個變化的磁場，此時因石墨發熱體具備的導電性能相當于一個導體，變化的磁場使得石墨導體內部產生渦流，然后通過自身的電阻與電流的作用下(參考公式q＝i2rt)產生熱能。此時傳統熔滲爐內的熔滲乘料工裝(石墨件)和碳碳產品雖然在變化的磁場下也能夠產生電流以及也具備一定的導電性能，但是在石墨發熱體的屏蔽下僅少量的變化磁場作用于熔滲乘料工裝和碳碳產品，故此時溫度的傳遞過程主要由石墨發熱組件感應發熱輻射至熔滲乘料工裝，再傳導和輻射至產品和硅料。由于傳統熔滲爐其升溫過程中的溫度傳遞主要由石墨發熱體的感應發熱輻射至熔滲乘料工裝，然后再輻射和傳導至硅粉和產品進行熔融滲硅反應，多步驟的溫度傳遞使得
技術實現思路
1、針對現有碳陶制動盤生產過程中存在的生產效率問題，本專利技術提供了一種碳陶制動盤的快速熔滲制備方法，通過優化爐體結構配合適量硼砂和硅粉的使用，結合乘料工裝和產品高低錯開實現了碳陶制動盤的高效熔滲。
2、本專利技術所述熔滲爐包括碳陶測溫桿10、碳氈蓋11、碳陶蓋12、感應線圈13、：感應線圈搗打料14、爐腔搗打料15；所述爐腔搗打料15構成熔滲爐的內腔，所述內腔帶有開口，腔搗打料15的外壁與感應線圈搗打料14相連，感應線圈13設置在感應線圈搗打料14內，內腔頂部的開口上設有碳陶蓋12，碳陶蓋12上設有用于通過碳陶測溫桿10的孔，碳氈蓋11設置在碳陶蓋12上，且其外沿覆蓋在內腔頂部。即碳氈蓋11一部分完全覆蓋碳陶蓋12，多余的部分覆蓋在未蓋有碳陶蓋的內腔頂部上；所述碳氈蓋11設有用于通過碳陶測溫桿10的孔。
3、所述熔滲爐中爐腔搗打料為陶瓷搗打料；
4、所述熔滲爐中感應線圈搗打料為陶瓷搗打料。
5、作為優選，組裝后，沿著爐體高度方向做剖視圖，在所得剖視圖上，內腔頂部呈臺階型，且所述臺階包括上臺面、下臺面；其中下臺面用于承載碳陶蓋12；上臺面與碳氈蓋11的外沿直接接觸。在剖視圖上，上臺面與下臺面之間的垂直距離小于等于碳陶蓋12的厚度。
6、作為優選，本專利技術所述熔滲爐中爐腔搗打料氧化鋁搗打料。
7、作為優選，本專利技術所述熔滲爐中感應線圈搗打料為氧化鋁搗打料。
8、本專利技術高溫熔滲快速反應爐反應腔搗打料層、感應線圈搗打料層為氧化鋁搗打料，可在1900℃以下穩定使用。
9、本專利技術熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用；包括下述步驟：墊塊設置在裝有混和料的碳陶工裝內，坯料放置墊塊上，所述碳陶工裝的一側設有開口；將n個裝有坯料和混和料以及墊塊的碳陶工裝堆疊后在頂部蓋上碳陶蓋板，并轉移到熔滲爐內；然后抽真空并升溫至1500-1700℃進行低溫熔滲；低溫熔滲壓力小于1000pa；所述混合料由硅粉和硼砂構成，其中硼砂的用量為硅粉用量的5％-20％。
10、本專利技術在碳陶工裝的一側設有開口，可以極大程度上提升產品的升溫、降溫速度。改變了傳統的導熱發熱方式。該開口的面積為碳陶工裝側壁面積的30～45％。所述坯料為碳碳制動盤坯料或帶有孔隙的碳陶制動盤。
11、作為優選，所述坯料的密度為1.25-1.45g/cm3，優選為1.30-1.40g/cm3。所述坯料優選為碳碳制動盤坯料。
12、作為優選，所述混合料由硅粉和硼砂構成，其中硼砂的用量為硅粉用量的9％-11％。進一步優選為10％。
13、作為優選，低溫熔滲溫度為1500-1700℃，優選為1500-1600℃、更進一步優選為1500-1570℃；低溫熔滲時間為0.5-3小時，優選為1-2小時；低溫熔滲壓力為小于1000pa，優選為小于500pa。
14、本專利技術的工藝中，高溫熔滲快速反應爐產品感應自發熱升溫至熔滲溫度最快為1.5小時，優選為2.5小時，從熔滲溫度降至出爐溫度為5-8小時，加上熔滲保溫時間最快可實現1天生產2爐。
15、本專利技術所得產品碳陶制動盤密度為2.0-2.5g/cm3，優選為2.2-2.5g/cm3；開孔率為0.1-5％，優選為0.1-1％；殘留硅含量為8-15％，優選為10-15％。
16、本專利技術所得產品碳陶制動，其抗壓強度≥275mpa，抗彎強度≥155mpa，層間剪切強度≥14mpa，抗拉強度≥67mpa，沖擊韌性≥27kj/m2。
17、經優化后，本專利技術可以在12小時內甚至10小時內獲得抗壓強度≥295mpa，抗彎強度≥165mpa，層間剪切強度≥14.5mpa，抗拉強度≥69mpa，沖擊韌性
18、≥28.3kj/m2的優質產品。
19、本專利技術通過改進爐體結構、通過首次采用側壁開口的碳陶工裝，通過硼砂+硅粉的混合料降低硅粉的液化溫度，減少升降溫的時間；然后通過熔滲乘料工裝和產品的自發熱進行熔融滲硅反應，乘料工裝的開口，可最大幅度減少熱量傳遞的時間；同時由于所設計的爐內不含石墨發熱體和碳氈保溫層大大縮減降溫時間；綜合以上方案，碳陶制動盤熔滲時間大幅縮短。
20、本專利技術去除了石墨發熱組件以及碳氈保溫層，由搗打料澆筑出爐腔的結構，此套結構下升溫過程中的溫度傳遞主要由熔滲乘料工裝和產品的感應自發熱輻射和傳導至硅粉進行熔融滲硅反應，該套升溫方式使得升溫過程非常迅速，同時由于是產品感應自發熱，快速升溫不會使爐內出現較大的溫度差異。
21、同時由于去除了石墨發熱組件和碳氈保溫層，再降溫過程中基本沒有保溫效果，故降溫非常迅速，往往從熔滲結束降至出爐溫度只需要5-8小時，綜合熔滲工藝時間最低不超過12小時，最快不到傳統熔滲方案時間的十分之一。
22、最后由于快速降溫的過程中極易造成石墨件的開裂和破損，為了防止裝置中石墨測溫桿的壽命受到影響，將石墨材質更換為碳陶材質，碳陶測溫桿將不會因為快速升降溫而導致損壞。
23、與現有技術相比，本發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.熔滲爐，其特征在于：包括碳陶測溫桿(10)、碳氈蓋(11)、碳陶蓋(12)、感應線圈(13)、感應線圈搗打料(14、爐腔搗打料(15)；所述爐腔搗打料(15)構成熔滲爐的內腔，所述內腔帶有開口，腔搗打料(15)的外壁與感應線圈搗打料(14)相連，感應線圈(13)設置在感應線圈搗打料(14)內，內腔頂部的開口上設有碳陶蓋(12)，碳陶蓋(12)上設有用于通過碳陶測溫桿(10)的孔，碳氈蓋(11)設置在碳陶蓋(12)上，且其外沿覆蓋在內腔頂部，即碳氈蓋(11)一部分完全覆蓋碳陶蓋(12)，多余的部分覆蓋在未蓋有碳陶蓋的內腔頂部上；所述碳氈蓋(11)設有用于通過碳陶測溫桿(10)的孔；
2.根據權利要求1所述的熔滲爐，其特征在于：組裝后，沿著爐體高度方向做剖視圖，在所得剖視圖上，內腔頂部呈臺階型，且所述臺階包括上臺面、下臺面；其中下臺面用于承載碳陶蓋(12)；上臺面與碳氈蓋(11)的外沿直接接觸。在剖視圖上，上臺面與下臺面之間的垂直距離小于等于碳陶蓋(12)的厚度。
3.根據權利要求1所述的熔滲爐，其特征在于：所述熔滲爐中爐腔搗打料氧化鋁搗打料；所述熔滲爐中
4.一種如權利要求1-3任意一項所述熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：包括下述步驟：墊塊設置在裝有混和料的碳陶工裝內，坯料放置墊塊上，所述碳陶工裝的一側設有開口；將N個裝有坯料和混和料以及墊塊的碳陶工裝堆疊后在頂部蓋上碳陶蓋板，并轉移到熔滲爐內；然后抽真空并升溫至1500-1700℃進行低溫熔滲；低溫熔滲壓力小于1000Pa；所述混合料由硅粉和硼砂構成，其中硼砂的用量為硅粉用量的5％-20％；所述坯料為碳碳制動盤坯料或帶有孔隙的碳陶制動盤。
5.根據權利要求4所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：碳陶工裝的一側設有開口，該開口的面積為碳陶工裝側壁面積的30～45％。
6.根據權利要求4所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：所述坯料的密度為1.25-1.45g/cm3，優選為1.30-1.40g/cm3。所述坯料優選為碳碳制動盤坯料。
7.根據權利要求4所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：所述混合料由硅粉和硼砂構成，其中硼砂的用量為硅粉用量的9％-11％。進一步優選為10％。
8.根據權利要求4所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：低溫熔滲溫度為1500-1700℃，優選為1500-1600℃、更進一步優選為1500-1570℃；低溫熔滲時間為0.5-3小時，優選為1-2小時；低溫熔滲壓力為小于1000Pa，優選為小于500Pa。
9.根據權利要求4所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：所得產品碳陶制動盤密度為2.0-2.5g/cm3，優選為2.2-2.5g/cm3；開孔率為0.1-5％，優選為0.1-1％；殘留硅含量為8-15％，優選為10-15％；
10.根據權利要求9所述的熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：在12小時內獲得抗壓強度≥295MPa，抗彎強度≥165MPa，層間剪切強度≥14.5MPa，抗拉強度≥69MPa，沖擊韌性≥28.3KJ/m2的產品。
...【技術特征摘要】
1.熔滲爐，其特征在于：包括碳陶測溫桿(10)、碳氈蓋(11)、碳陶蓋(12)、感應線圈(13)、感應線圈搗打料(14、爐腔搗打料(15)；所述爐腔搗打料(15)構成熔滲爐的內腔，所述內腔帶有開口，腔搗打料(15)的外壁與感應線圈搗打料(14)相連，感應線圈(13)設置在感應線圈搗打料(14)內，內腔頂部的開口上設有碳陶蓋(12)，碳陶蓋(12)上設有用于通過碳陶測溫桿(10)的孔，碳氈蓋(11)設置在碳陶蓋(12)上，且其外沿覆蓋在內腔頂部，即碳氈蓋(11)一部分完全覆蓋碳陶蓋(12)，多余的部分覆蓋在未蓋有碳陶蓋的內腔頂部上；所述碳氈蓋(11)設有用于通過碳陶測溫桿(10)的孔；
2.根據權利要求1所述的熔滲爐，其特征在于：組裝后，沿著爐體高度方向做剖視圖，在所得剖視圖上，內腔頂部呈臺階型，且所述臺階包括上臺面、下臺面；其中下臺面用于承載碳陶蓋(12)；上臺面與碳氈蓋(11)的外沿直接接觸。在剖視圖上，上臺面與下臺面之間的垂直距離小于等于碳陶蓋(12)的厚度。
3.根據權利要求1所述的熔滲爐，其特征在于：所述熔滲爐中爐腔搗打料氧化鋁搗打料；所述熔滲爐中感應線圈搗打料為氧化鋁搗打料。
4.一種如權利要求1-3任意一項所述熔滲爐在碳陶制動盤的快速熔滲過程中的應用，其特征在于：包括下述步驟：墊塊設置在裝有混和料的碳陶工裝內，坯料放置墊塊上，所述碳陶工裝的一側設有開口；將n個裝有坯料和混和料以及墊塊的碳陶工裝堆疊后在頂部蓋上碳陶蓋板，并轉移到熔滲爐內；然后抽真空并升溫至1500-1700℃進行低溫熔滲；低溫熔滲壓力小于1000pa；所述混合料由硅粉和硼砂構成，其中硼砂的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳振宇，李金偉，
申請(專利權)人：湖南世鑫新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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