本发明涉及法兰锻造领域，具体涉及一种碳纤维增强碳法兰锻造工艺。
背景技术：
法兰又叫法兰凸缘盘或突缘。法兰是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。
目前，法兰生产工艺主要分为锻造、铸造、割制、卷制这四种，其中以锻造最为常见。铸造出来的法兰，毛坯形状尺寸准确，加工量小，成本低，但有铸造缺陷(气孔.裂纹.夹杂)，铸件内部组织流线型较差；锻造法兰一般比铸造法兰含碳低不易生锈，锻件流线型好，组织比较致密，机械性能优于铸造法兰，但锻造成本高于铸造法兰。在中板上直接切割出法兰的留有加工量的内外径及厚度的圆盘，再进行螺栓孔及水线的加工。这样生产出来的法兰就叫做割制法兰，此类法兰最大直径以中板的幅宽为限。用中板割条子然后卷制成圆的工艺叫做卷制，卷制法兰多用于一些大型法兰的生产，卷制成功之后还需要进行焊接，然后压平，再进行水线及螺栓孔的工艺的加工。
现有的锻造法兰普遍采用钢材锻造，这种材料在锻造加工过程中容易出现晶粒大或不均导致法兰硬化裂纹现象，而且法兰的机械强度不高，抗疲劳腐蚀性能差。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种碳纤维增强碳法兰锻造工艺，以解决现有技术中传统的钢材锻造法兰机械性能不高，抗疲劳腐蚀性能差，导致法兰使用寿命不长等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现锻造法兰具有较强的抗疲劳腐蚀性能，机械强度高，使用寿命长，实用性好等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种碳纤维增强碳法兰锻造工艺，包括如下步骤：
步骤一：将碳纤维粉、热塑性树脂、变定剂按一定的比例混合形成糊状物；
步骤二：将步骤一制得的糊状物倒入模具内挤压形成块坯：
步骤三：将步骤二制得的块坯放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳块坯；
步骤四：将步骤三获得的渗碳块坯放入炭化炉内进行炭化，制得碳纤维增强碳块体：
步骤五：将步骤四制得的碳纤维增强碳块体锻造成法兰坯体：
步骤六：将步骤五制得的法兰坯体进行精加工，制得碳纤维增强碳法兰；
步骤七：对步骤六制得的碳纤维增强碳法兰进行固化处理。
作为本案的重要设计，步骤一中的变定剂包括脂肪族多胺变定剂、脂环族多胺变定剂、芳香族多胺变定剂、酚醛变定剂和酸酐变定剂中的一种或多种。
作为本案的优化设计，步骤一中碳纤维粉、热塑性树脂、变定剂的体积比为(2-2.4):(0.2-0.3):(0.8-1)。
作为本案的优化设计，步骤一中碳纤维粉的粒径小于5μm。
作为本案的优化设计，步骤二中采用的挤压形成方法为粉末冷等静压成形。
作为本案的优化设计，步骤三中渗碳处理的温度为2000～2300℃，热处理时间为18～24小时。
作为本案的优化设计，步骤四中炭化的温度为2500℃～3000℃，炭化时间为30小时。
作为本案的优化设计，步骤六中的精加工包括抛光、打磨、去毛刺。
作为本案的优化设计，步骤七的固化处理方法包括向碳纤维增强碳法兰表面喷射固化剂、将碳纤维增强碳法兰放入固化剂溶液中，所述固化剂采用常温固化剂。
有益效果在于：本发明所述的一种碳纤维增强碳法兰锻造工艺锻造生产的法兰相比传统的钢制法兰具有较强的抗疲劳腐蚀性能，机械强度高，使用寿命长，实用性好等。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供的一种碳纤维增强碳法兰锻造工艺，包括如下步骤：
步骤一：将碳纤维粉、热塑性树脂、变定剂按一定的比例混合形成糊状物，碳纤维粉是将高强高模碳纤维长丝经特殊技术表面处理、研磨、显微甄别、筛选、高温烘干后而获得的等长圆柱形微粒，它保留了碳纤维的众多优良性能，并且形状细小、表面纯净、比表面积大，易于被树脂润湿均匀分散，是性能优良的复合材料填料，采用碳纤维粉制备的法兰不论是机械强度还是耐磨性能均比较强，同时重量比钢材轻，且具有耐腐蚀、高模量的特性，热塑性树脂的使用是为了便于碳纤维粉混合形成糊状物，便于步骤二挤压成型，同时便于后续加热使其软化，方便碳纤维增强碳块体锻造，变定剂是专门用于增强热塑性树脂的固化的物质，加入变定剂后，可减小热塑性树脂在常温下的塑性变形，继而保证碳纤维增强碳法兰具有较强的机械强度；
步骤二：将步骤一制得的糊状物倒入模具内挤压形成块坯：
步骤三：将步骤二制得的块坯放入渗碳炉内进行渗碳处理，得到渗碳块坯；
步骤四：将步骤三获得的渗碳块坯放入炭化炉内进行炭化，制得碳纤维增强碳块体：
步骤五：将步骤四制得的碳纤维增强碳块体锻造成法兰坯体，由于采用热塑性树脂混合制作，因此可先对碳纤维增强碳块体加热使其稍微变软，然后再进行锻造，若不加热使热塑性树脂稍微变软，则碳纤维增强碳块体很难被锻造，而且即便加大锻压力也不行：
步骤六：将步骤五制得的法兰坯体进行精加工，制得碳纤维增强碳法兰；
步骤七：对步骤六制得的碳纤维增强碳法兰进行固化处理，这样设计，进一步增强碳纤维增强碳法兰内热塑性树脂的固化性能，减小热塑性树脂在常温下的变形。
作为可选的实施方式，步骤一中的变定剂包括脂肪族多胺变定剂、脂环族多胺变定剂、芳香族多胺变定剂、酚醛变定剂和酸酐变定剂中的一种或多种，多种混合使用可使热塑性树脂在较大的温度范围内均具有较好的固化性能。
步骤一中碳纤维粉、热塑性树脂、变定剂的体积比为(2-2.4):(0.2-0.3):(0.8-1)，热塑性树脂主要是为了便于碳纤维粉形成糊状物，因此配量较少。
步骤一中碳纤维粉的粒径小于5μm，这样设计，碳纤维粉的粒径越小，制得的碳纤维增强碳法兰结构越致密，机械强度越高。
步骤二中采用的挤压形成方法为粉末冷等静压成形，因为热塑性树脂在高温下会变软，不利于块坯的形成。
步骤三中渗碳处理的温度为2000～2300℃，热处理时间为18～24小时。
步骤四中炭化的温度为2500℃～3000℃，炭化时间为30小时。
步骤六中的精加工包括抛光、打磨、去毛刺。
步骤七的固化处理方法包括向碳纤维增强碳法兰表面喷射固化剂、将碳纤维增强碳法兰放入固化剂溶液中，固化剂采用常温固化剂，常温固化剂可减小热塑性树脂在常温下的变形。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。