一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备

本技术涉及炭纤维增强炭基复合材料制备设备，尤其涉及一种炭纤维增强碳基复合材料蜂窝的制备设备。

背景技术：

1、所谓碳纤维增强复合材料是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料。在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比刚性，轻量化效果十分明显，在航空航天、军工产品中得到广泛应用。应用在车身结构件中，减轻质量效果尤为明显，比钢铁材料轻50％，比铝材轻30％，因此得到国内外各大汽车公司的广泛关注。在碳纤维增强复合材料中，有一种蜂窝结构通常作为夹芯层使用，蜂窝结构能够提高结构的抗弯刚度和横向剪切性能，当蜂窝与透波面板，反射底板组成三明治夹芯结构时，能作为吸波介质的载体，对入射电磁波具有很好的吸收效果。制备该蜂窝结构时，其中一个步骤是脱模，具体是取出沥青基炭蜂窝预成型体，放入混合沥青溶液中进行浸渍，预氧化、碳化处理，重复浸渍、预氧化、碳化直至密度增加不大于2％；在惰性气氛保护下，使基体高温炭化；然后将高温炭化后的蜂窝放入化学气相沉积炉内，通入炭氢气体，升温裂解，在蜂窝表面沉积裂解炭，从而得到致密化的炭/炭复合材料蜂窝。

2、现有技术中，炭化和升温裂解是分两个步骤进行的，炭化完成后才将炭化后的蜂窝放入化学气相沉积炉内进行升温裂解，但是炭化后的蜂窝在放入化学气相沉积炉的过程中，一旦和空气接触，容易在炭化层内生成杂质，对炭化结构具有一定的强度影响；另外，进入化学气相沉积炉后的蜂窝结构在通入炭氢气体时，由于只有一个炭氢气体进入口，且进入化学气相沉积炉的炭氢气体呈自由漂浮状态，不容易形成炭氢气体对蜂窝结构的均匀包裹，从而影响升温裂解的效果。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型设计了一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，该碳纤维增强碳基复合材料蜂窝的制备设备使炭化过程在不接触空气的状态的下进行，同时采用导向装置辅助炭氢气体的通入，从而可进一步提高蜂窝结构制备的质量。

2、本实用新型具体技术方案如下：

3、一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，包括一化学气相沉积炉，以及一能够使沥青基炭蜂窝预成型体进行碳化的碳化装置，所述碳化装置由外层的保护层和内层的镂空放置层组成，所述碳化装置位于化学气相沉积炉的上端，并通过第一升降吸附机构放入化学气相沉积炉内，当碳化装置进入化学气相沉积炉并通过位于化学气相沉积炉内的横向固定机构定位连接后，通过一位于化学气相沉积炉底部的第二升降吸附机构去除碳化装置的保护层，从而使放置于碳化装置内的沥青基炭蜂窝预成型体在化学气相沉积炉内进行升温裂解。

4、进一步的，所述化学气相沉积炉左侧贯穿连接有能够通入炭氢气体的第一气体通入管，所述第一气体通入管出口处设有能够将炭氢气体快速引导出气体通入管出口第一风力导向装置；

5、所述化学气相沉积炉右侧贯穿连接有能够通入炭氢气体的第二气体通入管，所述第二气体通入管出口处设有能够将炭氢气体快速引导出气体通入管出口第二风力导向装置；

6、所述第一气体通入管出口和第二气体通入管出口分别正对碳化装置的左侧和右侧。

7、更进一步的，所述化学气相沉积炉左侧通过一和化学气相沉积炉左外壁连接的l型连接杆连接有一惰性气体储存罐，所述惰性气体储存罐右侧设有基于伺服控制的电动伸缩管，所述电动伸缩管右侧设有基于伺服控制的第一电子气动阀；所述碳化装置的上端设有一和碳化装置内部相通的连接管，所述连接管左侧设有基于伺服控制的第二电子气动阀，当碳化装置位于化学气相沉积炉上端时，所述第一电子气动阀的阀口和第二电子气动阀的阀口处于同一中轴线，并能够通过电动伸缩管的伸长而进行对接。

8、优选的，所述第一升降吸附机构包括：位于化学气相沉积炉上端的连接架，所述连接架底部设有基于伺服控制的第一电动伸缩机构，所述第一电动伸缩机构底部设有基于伺服控制的第一电磁吸附机构，通过该第一电磁吸附机构对碳化装置的上端进行吸附；

9、所述第二升降吸附机构包括：位于化学气相沉积炉内底部的基于伺服控制的第二电动伸缩机构，所述第二电动伸缩机构底部设有伺服控制的第二电磁吸附机构，通过第二电磁吸附机构去除碳化装置的保护层，从而露出内层的镂空放置层。

10、进一步优选的，所述碳化装置的外层的保护层为一上端设有开口的密闭型罩体，所述碳化装置的内层的镂空放置层为四个侧板、底部均设有能够使气体进入的镂空结构，所述镂空放置层的上端面为一密封金属板，所述密封金属板上端设有进入口，所述进入口侧边铰接有封闭该进入口的封闭盖；所述密闭型罩体的大小为刚好能够将镂空放置层的四个边以及底面完全套入并密封；

11、所述密闭型罩体的左侧和右侧分别设有第一横向定位槽和第二横向定位槽，所述横向固定机构包括：位于化学气相沉积炉的左内壁的基于伺服控制的第一横向电动伸缩机构，位于化学气相沉积炉的右内壁的基于伺服控制的第二横向电动伸缩机构，当第一横向电动伸缩机构的前端伸长到一定距离后进入第一横向定位槽内，当第二横向电动伸缩机构的前端伸长到一定距离后进入第二横向定位槽内，从而使密闭型罩体连同镂空放置层定位连接于化学气相沉积炉内。

12、采用上述技术改进后，本实用新型具有如下优点：

13、1、本实用新型采用一可组装、可脱离的密闭式碳化装置对蜂窝结构进行炭化，使蜂窝结构的炭化过程全程不接触空气，能够有效提高蜂窝结构炭化的质量；

14、2、本实用新型在化学气相沉积炉内设置两个对称状的炭氢气体通入装置，并分别在两个炭氢气体通入装置的出口设置风力导向机构，能够使从的炭氢气体通入装置出来的炭氢气体集中导向碳化装置两侧，对碳化装置形成一个包围状，使蜂窝结构的升温裂解更均匀，从而进一步保证了蜂窝结构的制备质量；

15、3、本实用新型采用一上一下两个电动伸缩机构和两个电磁吸附机构对碳化装置进行分离和组合，降低了工作人员的工作强度。

技术特征：

1.一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，包括一化学气相沉积炉，以及一能够使沥青基炭蜂窝预成型体进行碳化的碳化装置，其特征在于，所述碳化装置由外层的保护层和内层的镂空放置层组成，所述碳化装置位于化学气相沉积炉的上端，并通过第一升降吸附机构放入化学气相沉积炉内，所述化学气相沉积炉内设有横向固定机构，所述化学气相沉积炉的底部设有第二升降吸附机构。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，其特征在于，所述化学气相沉积炉左侧贯穿连接有能够通入炭氢气体的第一气体通入管，所述第一气体通入管出口处设有能够将炭氢气体快速引导出气体通入管出口第一风力导向装置；

3.如权利要求1所述的一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，其特征在于，所述化学气相沉积炉左侧通过一和化学气相沉积炉左外壁连接的l型连接杆连接有一惰性气体储存罐，所述惰性气体储存罐右侧设有基于伺服控制的电动伸缩管，所述电动伸缩管右侧设有基于伺服控制的第一电子气动阀；所述碳化装置的上端设有一和碳化装置内部相通的连接管，所述连接管左侧设有基于伺服控制的第二电子气动阀，当碳化装置位于化学气相沉积炉上端时，所述第一电子气动阀的阀口和第二电子气动阀的阀口处于同一中轴线，并能够通过电动伸缩管的伸长而进行对接。

4.如权利要求1所述的一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，其特征在于，所述第一升降吸附机构包括：位于化学气相沉积炉上端的连接架，所述连接架底部设有基于伺服控制的第一电动伸缩机构，所述第一电动伸缩机构底部设有基于伺服控制的第一电磁吸附机构，通过该第一电磁吸附机构对碳化装置的上端进行吸附；

5.如权利要求1所述的一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，其特征在于，所述碳化装置的外层的保护层为一上端设有开口的密闭型罩体，所述碳化装置的内层的镂空放置层为四个侧板、底部均设有能够使气体进入的镂空结构，所述镂空放置层的上端面为一密封金属板，所述密封金属板上端设有进入口，所述进入口侧边铰接有封闭该进入口的封闭盖；所述密闭型罩体的大小为刚好能够将镂空放置层的四个边以及底面完全套入并密封；

技术总结
本技术公开了一种碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备，包括一化学气相沉积炉，以及一碳化装置，所述碳化装置由外层的保护层和内层的镂空放置层组成，碳化装置位于化学气相沉积炉的上端，并通过第一升降吸附机构放入化学气相沉积炉内，当碳化装置进入化学气相沉积炉并通过位于化学气相沉积炉内的横向固定机构定位连接后，通过一位于化学气相沉积炉底部的第二升降吸附机构去除碳化装置的保护层，从而使放置于碳化装置内的沥青基炭蜂窝预成型体在化学气相沉积炉内进行升温裂解，该碳纤维增强炭基复合材料蜂窝的制备设备使炭化过程在不接触空气的状态的下进行，同时采用导向装置辅助炭氢气体的通入，从而可进一步提高蜂窝结构制备的质量。

技术研发人员：杨栋杰
受保护的技术使用者：山西机电职业技术学院
技术研发日：20220919
技术公布日：2024/1/11