用于一个或多个多孔制品的致密化的功率控制制造技术

一种控制施加到感应线圈组件的功率的方法，所述感应线圈组件用于将带有液体基体前驱体的多孔制品致密化。当多孔制品变得更为致密时，所施加的功率的控制在被致密化的多孔制品的电特征中进行动态改变。具体而言，根据感应加热系统和多孔制品的耦合系统的谐振频率的改变而控制所施加的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将多孔制品理想地高生产率地致密化，特别是但不必 只是例如航空器制动的摩擦制动制品领域中的多孔制品。本专利技术尤其 涉及在致密化过程中改进工艺控制。
技术介绍
在摩擦材料领域，通常公知的是使用多孔材料制造摩擦构件，例 如使用多孔的预制件用来制造摩擦制动盘。这种摩擦构件的制造通常 以多孔的预制件的结构开始。例如，在许多摩擦制动应用中使用环形 预制件。多孔的预制件(环形的或其它的)能够利用数个不同的公知方法 (这些方法与本专利技术并无密切关系)来构造。不管怎样，期望对得到 的多孔预制件(特别是但不必只是带有含碳材料的多孔预制件)进一 步致密化，以便得到所期望的摩擦和机械属性。化学气相渗透("CVI")是一种在这方面得到碳/碳复合物材料的 广泛使用的常规技术。CVI利用包含碳氢化合物的气体来渗透多孔的 预制件。CVI气体随后在高温下分解，从而将碳涂层留在预制件的纤维结构上。常规的CVI典型地需要数百个小时的处理，以便得到具有期望的 密度和机械属性的碳/碳("C/C")结构。举例而言，典型的常规CVI 工艺包括进行例如超过大约300-500小时或更长的第一渗透周期。然而，常规的CVI在预制件的内部部分被充分致密化之前，经常 造成预制件的表面多孔结构的快速阻塞。包含碳氢化合物的气体从而 不能再扩散到预制件的内部的未致密化部分内。为了 "重新打开"表面多孔结构，以允许进一步的致密化，有必要进行中间机械加工步骤。 总体而言，这种中间机械加工(利用公知方法，例如铣削)去除具有 碳阻塞孔隙的预制件的表面层，以露出预制件的开放孔隙，使得碳氢 化合物气体能够再次渗透预制件结构。考虑到在典型的致密化处理中 使数百个预制件致密化，单个预制件的中间机械加工使得整个常规CVI 致密化工艺增加多达48小时。一旦完成了部分地致密化的制品的中间机械加工，就进行次级CVI工艺，以利用预制件重新打开的表面多孔结构。这种次级CVI工艺步 骤能够持续例如另外的300-500小时或更多。这样通常就利用CVI完 成了常规的致密化工艺。致密化多孔预制件的另一种方法通常利用液态而不是气态的碳氢 化合物前驱体。这种致密化方法在现有技术中有时称为"膜状沸腾(film boiling)"或"快速致密化"。例如，在美国专利第4 472 454、 5 389 152、 5 397 595、 5 733 611、 5 547 717、 5 981 002和6 726 962号中讨论了用于致密化的液体前驱体 的使用。这些文献中每一个的内容都通过引用结合于此。膜状沸腾致密化通常包括将多孔预制件浸入液态碳氢化合物中， 使得液体基本上完全渗透预制件的孔隙和缝隙。随后，浸入的预制件 被感应地加热到液态碳氢化合物的分解温度(典型地为100(TC或更大) 之上的温度。更特别地，毗邻感应加热后的预制件结构的液态碳氢化 合物在预制件的多孔结构内分离为不同的气相物类。这些气相物类进 一步的热分解导致在多孔材料的开放区域的内部表面上形成热解碳 (pyrolitic carbon)，使得预制件的多孔结构縮小。感应加热的概念在本领域通常是公知的，包括如前述参考文献中 所述。膜状沸腾的致密化能够比以气体为基础的CVI工艺过程更快地 进行。例如，相比上述CVI的数百小时，膜状沸腾能够基本在数个小 时内完成。源于更快的处理时间的益处能够通过在一个工艺周期内一起处理 多个预制件而进一步增强。然而，构造用于处理多个部分的感应加热 装置的常规方法在电学上是复杂的，要求负载平衡等等。
技术实现思路
考虑到前文，按照在此之后所要求保护的本专利技术，本专利技术涉及多 孔制品的致密化，同时解决如上所述的常规技术中公知的一个或多个 问题。附图说明通过参考附于此处的附图，将更为清楚地理解本专利技术，在这些附 图中图1为与本专利技术有关的膜状沸腾致密化装置的示意图2和3为根据本专利技术的用于处理例如制动预制件的多个多孔制品的反应室的局部剖面的侧视和俯视的示意图4为与本专利技术有关的感应线圈的示意性的侧视图5为根据本专利技术的一个实例的安装在一对感应线圈之间的多孔制品的 一部分的局部横截面视图6为与本专利技术有关的感应加热系统中用于控制功率频率的系统的高示意性的图示；图7为用于将多个多孔结构致密化的替代性配置的侧剖视图8为用于将多个多孔制品致密化的另一种替代性配置的示意性的立体图9a-9h显示了电功率如何与多个用于将多个多孔结构致密化的 感应加热线圈在电气上并联设置的不同的非限制性的示意性实例；图10a-10c显示了电功率如何与多个用于将多个结构致密化的感 应加热线圈在电气上串联设置的不同的非限制性的示意性实例；图lla-lld显示了根据本专利技术的感应加热线圈中的电流检测 (current sense)的不同的非限制性的示例性实例；图12显示了用于选择最小和最大设置点的周期时间和频率之间的 关系；图13为显示根据本专利技术的周期时间和频率变化和功率电平之间的 关系的图表；图14显示了频率变化和致密化速度(百分比/小时)之间的统计相 关性；以及图15显示了在本专利技术中所能够安装的多孔制品如何能相对于感应 线圈而安装的变化。在本申请中的所有附图为图示性的并且为实例的方式。比例和大 小可以是或可以不是实际大小。具体实施例方式仅仅通过实例和/或例证，在下文提到了多孔预制件，例如用于制 造摩擦制动盘的多孔碳预制件。但是，需清楚地注意到，本专利技术一般 更适用于以所述方式来致密化其他类型的多孔基材。在图1中显示了利用液体前驱体进行致密化的装置的高度示意性图示。该系统可以包括远程液体前驱体存储场所100 (包括例如液体传送系统)以管理新的和使用过的前驱体液体的传送。根据本系统的使用过的前驱体液体的一个实例是液态碳氢化合物，例如环己垸(C6Hu)。例如，可以提供用于液体前驱体的一个或多个远程存储罐的罐"场(farm)"(以100集中表示)。该罐场还可以包括一个或多个用于至少 初始存储使用过的液体前驱体的罐。出于安全原因，期望或者甚至是 需要(其取决于可应用的工业要求)至少使罐场100离其余装置有一 定的距离。例如某些地方和/或国家条例要求离开数百英尺。如果需要的话，该装置可以选择性地包括相对较小的本地存储罐 105，以保持相对少量的新前驱体液体靠近处理装置。用于使所述装置的各部分互相连接的管道系统(包括泵和类似物) 是常规的，其可以是适合所用液体前驱体(特别是但不必只是液态碳 氢化合物)传送的任何构造和配置的系统。液体传送系统优选但不必 须是计算机控制的系统。商业可用的计算机控制系统(例如但不限于 在商业上可从OPTO 22公司得到的那些)可以用于监测和控制这种类 型的液体传送系统，包括从外部供应者装载新液体前驱体。液体前驱体从本地前驱体存储罐105被供给一个或多个反应室(以 110集中表示)。优选地，提供足量液体前驱体以基本将正被致密化的 一个或多个预制件浸没在其中，以及与其相关联的感应加热线圈。如前所述，膜态沸腾工艺产生部分引起热解碳形成在预制件多孔 结构的内表面上的气体物类。尽可能地俘获额外的前驱体蒸汽，并使其在常规冷凝器单元115中凝结以在该工艺中尽可能地循环到存储场所100。可利用商用冷却塔140以维持用于冷却冷凝器单元115的充足水温。还剩下的废气可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将一个或多个多孔制品致密化的方法，包括：　将所述一个或多个多孔制品装载在带有一个或多个感应线圈的反应室中；　将所述一个或多个多孔制品和所述一个或多个感应线圈浸入到用于将基体材料致密化的液体前驱体中，以使得所述液体前驱体渗 透所述一个或多个多孔制品的孔隙；　利用所述一个或多个感应线圈将所述一个或多个多孔制品感应加热到一定温度，所述温度足以使蒸汽层在所述一个或多个多孔制品的所述孔隙的内部表面处形成，且足以使蒸汽热解并使致密化的基体材料沉积在所述一个或多个多 孔制品的孔隙内，其中对所述一个或多个多孔制品的感应加热包括主动地控制ＡＣ电功率，所提供的ＡＣ电功率在致密化的过程中驱动所述一个或多个感应线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K张，B齐默尔曼，A菲永，
申请(专利权)人：马塞尔布加蒂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]