碳纤维坩埚针刺成型设备制造技术

本实用新型专利技术提出一种碳纤维坩埚针刺成型设备，包括底部针刺装置、侧部针刺装置、定型承件装置、移动支承装置以及雾化喷淋装置，底部针刺装置与坩埚预制体的底部位置对应，由底部针刺装置对坩埚预制体底部进行针刺成型处理，侧部针刺装置与坩埚预制体的侧部位置对应，由侧部针刺装置对坩埚预制体侧部进行针刺成型处理，定型承件装置与底部针刺装置及侧部针刺装置位置对应，由定型承件装置对坩埚预制体进行承托，侧部针刺装置及定型承件装置分别位于移动支承装置上，由移动支承装置带动侧部针刺装置及定型承件装置调整位置，雾化喷淋装置与定型承件装置位置对应，由雾化喷淋装置对置于定型承件装置上的坩埚预制体进行喷液。定型承件装置上的坩埚预制体进行喷液。定型承件装置上的坩埚预制体进行喷液。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维坩埚针刺成型设备


[0001]本技术涉及回转体碳纤维产品生产设备，尤其涉及一种碳纤维坩埚针刺成型设备。

技术介绍

[0002]单晶硅拉晶炉中，需要用到坩埚作为硅料的载体，由于需要承受1600多度的高温并且保持很高的强度，故只能选用石墨或者碳碳两种材料。随着技术的进步，碳碳复合材料的生产成本在不断下降，且随着拉晶炉尺寸的不断加大，石墨的成本原来越高，且碳碳复合材料有着石墨不能比拟的优异性能，所以目前市场上基本都使用的碳碳坩埚。坩埚作为拉晶炉的耗材，使用寿命一般只有6个月左右，所以市场需求量巨大。生产碳碳坩埚，首先需要生产坩埚预制体。坩埚预制体就是以碳纤维为原料，通过编织、缠绕、针刺等方法使其成型。
[0003]如图1所示，所述坩埚是一种回转体，主要由一段直筒形状和一段圆弧形状结构组成，生产时一般需要根据坩埚内部形状制作模具，然后在模具表面铺放碳纤维，再进行成型处理。目前常用的两种成型工艺，一种是在坩埚模具表面直接进行碳纤维丝束缠绕，通过反复缠绕成型到需要的尺寸，缠绕时需在碳纤维丝束表面预浸树脂或者沥青。另外一种是在模具表面铺放碳纤维布(单向布、经纬布等)，然后再铺放网胎层，通过针刺的方式将网胎的纤维引入各层间，从而使层间形成一定的结合力，并在里面加入定向绕丝，从而增强结合强度。本技术主要针对第二种工艺即针刺成型工艺的设备进行改进。碳纤维预制体成型后，还需通过气相法或者液相法引入碳，使其形成致密的碳碳复合材料结构，最后经过高温处理和机械加工完成产品。从整个过程中可以看出，预制体的结构设计对产品的性能将起到决定性的作用。
[0004]当前市场主要有以下几种针刺成型设备：
[0005]1.半机械针刺设备。其缺陷在于弧面段面积大，手工针刺效率低，以28寸坩埚预制体为例，一个工人操作需要一周才可完成一件产品。
[0006]2.模具可调角度机械针刺。其缺陷在于弧面段分段针刺，一个单元层需要调整模具角度5次以上，且需要5次以上的环向针刺，效率相对半机械针刺提升不少，一个工人操作3天可完成一件28寸的产品。由于频繁调角度，每次调整完成都需要重新寻找刺针零位，对工人操作有较高要求，也影响效率。
[0007]3.机械臂式针刺设备。其缺陷在于弧面段需分多段进行针刺，即环向需要多个周期针刺才能完成整个弧面段的针刺成型，此外，由于每家客户设计的圆弧尺寸区别较大，且设备需要经常换型号生产，所以机械臂的运动轨迹程序需要经常变动，所以对操作者要求非常高。
[0008]因此，有必要对这种碳纤维坩埚针刺成型设备进行改进，以克服上述缺陷。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是提供一种碳纤维坩埚针刺成型设备，以方便快捷地对碳纤维
坩埚进行针刺成型处理。
[0010]本技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0011]碳纤维坩埚针刺成型设备，包括：
[0012]底部针刺装置，该底部针刺装置与坩埚预制体的底部位置对应，由底部针刺装置对坩埚预制体底部进行针刺成型处理；
[0013]侧部针刺装置，该侧部针刺装置与坩埚预制体的侧部位置对应，由侧部针刺装置对坩埚预制体侧部进行针刺成型处理；
[0014]定型承件装置，该定型承件装置与底部针刺装置及侧部针刺装置位置对应，由定型承件装置对坩埚预制体进行承托；
[0015]移动支承装置，侧部针刺装置及定型承件装置分别位于移动支承装置上，由移动支承装置带动侧部针刺装置及定型承件装置调整位置；
[0016]雾化喷淋装置，该雾化喷淋装置与定型承件装置位置对应，由雾化喷淋装置对置于定型承件装置上的坩埚预制体进行喷液。
[0017]其中，底部针刺装置包括：
[0018]中部弧面段针刺部件，该中部弧面段针刺部件与坩埚底部的中部弧面段位置对应，由弧面段针刺部件对坩埚预制体底部的中部弧面段进行针刺成型处理；
[0019]边缘衔接段针刺部件，该边缘衔接段针刺部件与坩埚底部衔接坩埚侧部的边缘衔接段位置对应，由衔接段针刺部件对坩埚预制体底部的边缘衔接段进行针刺成型处理；
[0020]进一步，
[0021]中部弧面段针刺部件包括内环面针刺机构、中环面针刺机构以及外环面针刺机构，边缘衔接段针刺部件包括内缘面针刺机构与外缘面针刺机构，内环面针刺机构、中环面针刺机构、外环面针刺机构、内缘面针刺机构以及外缘面针刺机构沿坩埚底部的半径方向由内至外顺次排布，由内环面针刺机构、中环面针刺机构、外环面针刺机构、内缘面针刺机构以及外缘面针刺机构共同对坩埚预制体底部进行针刺成型处理；
[0022]具体地，
[0023]内环面针刺机构包括内环面支架组件，内环面支架组件指向坩埚底部的内环面，中环面针刺机构包括中环面支架组件，中环面支架组件指向坩埚底部的中环面，外环面针刺机构包括外环面支架组件，外环面支架组件指向坩埚底部的外环面，内缘面针刺机构包括内缘面支架组件，内缘面支架组件指向坩埚底部的内缘面，外缘面针刺机构包括外缘面支架组件，外缘面支架组件指向坩埚底部的外缘面；
[0024]内环面支架组件、中环面支架组件、外环面支架组件、内缘面支架组件以及外缘面支架组件上分别装配有弧面针刺组件，由各弧面针刺组件分别对坩埚预制体底部的内环面、中环面、外环面、内缘面及外缘面部分进行针刺成型处理。
[0025]侧部针刺装置包括：
[0026]侧部柱面段针刺部件，该侧部柱面段针刺部件与坩埚侧部的柱面段位置对应，由侧部柱面段针刺部件对坩埚侧部的柱面段进行针刺成型处理；
[0027]进一步，
[0028]侧部柱面段针刺部件包括柱面段支架组件，该柱面段支架组件指向坩埚侧部的柱面段，柱面段支架组件上装配有直段针刺组件，由直段针刺组件对坩埚侧部的柱面段部分
进行针刺成型处理。
[0029]定型承件装置包括：
[0030]原料承托部件，该原料承托部件装配于移动支承装置上，并与坩埚预制体的形状适配，用于制作坩埚预制体的碳纤维原料置于原料承托部件上；
[0031]回转驱动部件，该回转驱动部件装配于移动支承装置上，并与原料承托部件衔接，由回转驱动部件带动原料承托部件回转；
[0032]进一步，
[0033]原料承托部件包括坩埚模具，坩埚预制体置于该坩埚模具上，坩埚模具底部装设有回转轴杆，该回转轴杆通过轴承装配于移动支承装置上，回转驱动部件包括驱动电机，该驱动电机通过传动齿轮与回转轴杆衔接，由驱动电机带动坩埚模具以回转轴杆为轴线旋转。
[0034]移动支承装置包括：
[0035]装配支承部件，侧部针刺装置及定型承件装置分别位于装配支承部件上；
[0036]移动调整部件，装配支承部件位于该移动调整部件上，由移动调整部件带动装配支承部件调整位置，以调整定型承件装置与底部针刺装置之间的相对位置；
[0037]进一步，
[0038]装配支承部件包括针刺支架组件与承件支架组件，侧部针刺装置位于针刺支架组件上，定型承本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳纤维坩埚针刺成型设备，其特征在于，包括：底部针刺装置，该底部针刺装置与坩埚预制体的底部位置对应，由底部针刺装置对坩埚预制体底部进行针刺成型处理；侧部针刺装置，该侧部针刺装置与坩埚预制体的侧部位置对应，由侧部针刺装置对坩埚预制体侧部进行针刺成型处理；定型承件装置，该定型承件装置与底部针刺装置及侧部针刺装置位置对应，由定型承件装置对坩埚预制体进行承托；移动支承装置，侧部针刺装置及定型承件装置分别位于移动支承装置上，由移动支承装置带动侧部针刺装置及定型承件装置调整位置。2.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚针刺成型设备，其特征在于，底部针刺装置包括：中部弧面段针刺部件，该中部弧面段针刺部件与坩埚底部的中部弧面段位置对应，由弧面段针刺部件对坩埚预制体底部的中部弧面段进行针刺成型处理；边缘衔接段针刺部件，该边缘衔接段针刺部件与坩埚底部衔接坩埚侧部的边缘衔接段位置对应，由衔接段针刺部件对坩埚预制体底部的边缘衔接段进行针刺成型处理。3.根据权利要求2所述的碳纤维坩埚针刺成型设备，其特征在于：中部弧面段针刺部件包括内环面针刺机构、中环面针刺机构以及外环面针刺机构，边缘衔接段针刺部件包括内缘面针刺机构与外缘面针刺机构，内环面针刺机构、中环面针刺机构、外环面针刺机构、内缘面针刺机构以及外缘面针刺机构沿坩埚底部的半径方向由内至外顺次排布，由内环面针刺机构、中环面针刺机构、外环面针刺机构、内缘面针刺机构以及外缘面针刺机构共同对坩埚预制体底部进行针刺成型处理。4.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚针刺成型设备，其特征在于，侧部针刺装置包括：侧部柱面段针刺部件，该侧部柱面段针刺部件与坩埚侧部的柱面段位置对应，由侧部柱面段针刺部件对坩埚侧部的柱面段进行针刺成型处理。5.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚针刺成型设备，其特征在于，定型承件装置包括：原料承托部件，该原料承托部件装配于移动支承装置上，并与坩埚预制体的形状适配，用于制作坩埚预制体的碳纤维原料置于原料承托部件上；回转驱动部件，该回转驱动部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，潘治衡，王顺宇，
申请(专利权)人：浙江星辉新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：