用液体金属涂覆陶瓷材料纤维的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用液体金属涂覆陶瓷材料纤维的方法，该方法包括在坩埚中(12)将熔融金属料(22)以基本球形保持悬浮，以及使张紧的陶瓷材料纤维(24)以预定速度在分别设置于所述坩埚的两侧的底部滑轮(28)和顶部滑轮(26)之间移动，使得纤维的一部分(35)浸入所述料中以在纤维上覆覆金属涂层。在涂覆过程中，根据所述料的剩余体积来移动浸入所述料中的纤维部分，使得浸入所述料中的纤维的瞬时高度(h)在整个涂覆过程中保持基本恒定。本发明专利技术还提供实施该方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用液体金属涂覆陶瓷材料纤维的方法和装置
技术介绍
本专利技术大致上涉及金属基复合材料。更具体地，本专利技术涉及通过液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的方法和装置。本专利技术的一个应用领域为航空领域，更准确地，本专利技术应用于涡轮喷气发动机，通过使用金属基复合材料可以极大地减轻其重量。已经公知，金属基复合材料由基于纤维增强的金属合金的基质组成，举例来说，纤维可以由陶瓷制成。这种材料的刚度和强度性能良好，可以替代整体合金用于制造涡轮喷气发动机部件，如压缩机盘或涡轮盘，轴，驱动器缸体等。有益地，金属基复合材料还可以用于为诸如叶片，壳体，垫片这样的整体合金部件提供局部增强。在这种情况下，上述增强基本上由称为“涂层纤维”的半成品提供，该涂层纤维由涂覆有金属护层的陶瓷芯构成。这种涂覆纤维的陶瓷芯可以通过在电场中使用蒸汽技术进行涂覆，例如电泳，或通过在液体金属浴中使用液体技术进行涂覆。为此，EP0931846描述了一种借助液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的方法。该方法基本上包括在坩埚中将熔融金属料保持悬浮，以及使张紧的陶瓷材料纤维移动穿过所述料。在金属浴的出口，纤维被涂覆上金属涂层，该涂层的厚度特别取决于纤维的移动速度。实际上，已经发现通过上述类型的液体涂覆方法获得的涂层的质量很大程度上取决于浸入金属料中的纤维的瞬时高度。如果纤维在坩埚中的位置保持恒定，随着涂覆的进行，所述料的重量减小，由此自动减少了浸入金属料中的纤维的瞬时高度。由此，涂层的厚度沿着涂层纤维不断变化，直到不再符合涂覆所需的标称条件，这意味着涂覆必须中止。这意味着相对于给定的金属料，获得的涂层的质量仅仅在纤维的有限长度上是可接受的，该长度为选定涂层厚度的函数。例如，就体积为50cm3的料和厚度较小的涂层而言，质量可接受的涂层纤维的长度可能为数百米。相反，就更大厚度(约50μπι)的涂层而言，质量可接受的涂层纤维的长度不超过数十米。因此，尽管通过液体涂覆方法获得的涂层纤维的质量依然可接受，但是不是最佳， 因为涂层的厚度在涂层纤维的整个长度上是不恒定的。相应地，由于涂层纤维的长度有限， 上述类型的涂覆方法的产率相对较低。为解决上述问题以及制造更大长度的涂层纤维，曾经提出在进行涂覆时使用粉末、吸管或纤维对熔融金属浴进行再填充。但是，该方案的缺点是相对较昂贵，因为用于输送纤维或粉末的装置本身是昂贵的。此外，在给定浴中引入新物质可能产生不稳定性，不利于涂覆工艺。专利技术目的和内容为此，本专利技术的一个主要目的是提出能够以大长度和适中成本生产涂层纤维的涂覆方法和涂覆装置，以减少上述缺点。该目的由通过液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的方法实现，该方法包括在坩埚中将熔融金属料以基本球形保持悬浮，以及使张紧的陶瓷材料纤维以预定速度在分别设置于所述坩埚的两侧的底部滑轮和顶部滑轮之间移动，使得纤维的一部分浸入所述料中以在纤维上覆盖金属涂层，所述方法特征在于其还包括在涂覆过程中根据所述料的剩余体积来移动浸入所述料中的纤维部分，使得浸入所述料中的纤维的瞬时高度在整个涂覆过程中保持基本恒定。相应地，本专利技术还提供通过液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的装置，该装置包括适于熔化金属料并将其以基本球形保持悬浮的坩埚；适于接收张紧陶瓷材料纤维的顶部滑轮和底部滑轮，该顶部滑轮和底部滑轮分别位于所述坩埚的两侧，使得在所述顶部滑轮和底部滑轮之间移动的纤维的一部分浸入所述料中，以获得金属涂层；所述装置特征在于其还包括在涂覆过程中根据所述料的剩余体积移动所述浸入所述料中的所述纤维部分， 以使浸入所述料中的纤维的瞬时高度在整个涂覆过程中保持基本恒定的装置。因此，本专利技术提出根据金属料重量的减少使纤维在金属料中移动，使得浸入料中的纤维的瞬时高度保持恒定。该方案具有诸多优点。特别是，在使用单一料，即，不需要添加任何新材料的情况下，由上述方法获得的涂层纤维的长度可以增加至少5倍。此外，在不添加任何新材料的情况下，熔融料表现出良好的均勻性，由此涂层的质量得以改善。因此， 本专利技术的方法能够以适中成本获得质量良好，长度“中等”(即，相对于体积为50cm3的料和厚度为50 μ m的涂层而言，长度为200米至600米)的涂层纤维。通过使坩埚的尺寸适配初始料的体积，可以获得更大的长度。因此，使用约150cm3的料可以获得超过1千米的长度。此外，本专利技术的该方法可以在所有其他参数在涂覆过程中保持恒定的情况下实施。特别地，以及有益地，在整个涂覆过程中，滑轮之间的纤维的移动速度可以保持基本恒定，由此避免冷却涂层纤维的问题。最后，为了获得长度非常大的涂层纤维，上述方案还可以在上述技术中包括对金属料进行再填充。在有益情况下，浸入料中的纤维部分以与纤维移动方向基本垂直的方向上移动。 在这种情况下，浸入料中的纤维部分通过至少一个位于滑轮之一和坩埚之间的轮子移动， 并能够垂直于纤维的移动方向移动。在另一有益情况下，浸入料中的纤维部分以一定速度移动，该速度根据纤维部分在料中的初始位置，料的初始特征，纤维的移动速度，以及纤维的涂覆吸收能力进行计算。附图说明本专利技术的其他特征和优点通过参考下列附图所作的描述得以体现，这些附图仅示出实施方式，而不具有限制作用。图1为本专利技术涂覆装置的图解视图；图2A至2C示出了本专利技术涂覆方法的实施方式。具体实施例方式图1示出了本专利技术的通过液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的装置10。装置10特别包括冷型坩埚12，也称为“悬浮”#埚，该坩埚设计为避免熔融金属被构成坩埚壁的材料污染。这种类型的坩埚本身是公知的，在此不再详述。如果需要的话，可以参考EP0931846，其描述了坩埚的实施方式。坩埚12的形式为绕垂直轴14环形对称的碗状物。其具有比底部开口 18大的顶部开口 16，这些开口为环形的，且中心位于垂直轴14上。如图1所示，它还包括多个在开口 16和18之间延伸的垂直槽19，这些垂直槽19使坩埚的电阻抗匹配，并促进坩埚冷却。坩埚12还被螺旋线圈20环绕，该螺旋线圈的中心也位于垂直轴14上，并适于产生电磁场，该电磁场的特性使得置于坩埚中的液体金属能够保持悬浮。围绕坩埚的壁还设置有冷却回路(未示出)，以对其进行冷却。在坩埚12中，基本为球形的熔融金属(如，钛合金)料22以合适温度被保持悬浮。 螺旋线圈20产生的电磁场使料22的表面与坩埚的壁分离。当料被熔化时，将要被涂覆的纤维保持在熔区外面(该阶段未示出)。为达到涂覆目的，陶瓷材料纤维M先倾斜穿过坩埚12，然后在顶部游滑轮沈和底部游滑轮观之间保持张紧，所述滑轮分别位于坩埚两侧，并彼此相对水平设置，使得纤维在滑轮之间张紧的部分30在涂覆过程中沿基本平行于轴14的方向延伸，并浸入熔融金属料22中。游滑轮沈和观的作用为对纤维M进行引导。涂覆装置还包括位于坩埚12下面的纤维输送线轴32，位于坩埚上面的接收涂层纤维的线轴34，以及未示出的用于驱动所述线轴运行的装置。根据上面的描述，可以很清楚地理解涂覆装置的运行。线轴32和34的旋转使得将被涂覆的纤维以预定速度在游滑轮26和观之间移动。在涂覆过程中，纤维的一部分30 正好(向上)穿过熔融金属料22，由此吸收液体金属。离开金属浴时，纤维被涂覆上金属涂层，该涂层的厚度特别取决于纤维在滑轮之间移动的预定速度。本专利技术的装置还包括在涂覆过程中根据料的剩余体积来移动浸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.25 FR 09534151.通过液体技术用金属涂覆陶瓷材料纤维的方法，该方法包括在坩埚中(1 将熔融金属料0 以基本球形保持悬浮，以及使张紧的陶瓷材料纤维04)以预定速度在分别设置于所述坩埚的两侧的底部滑轮08)和顶部滑轮06)之间移动，使得纤维的一部分(35) 浸入所述料中以在纤维上覆覆金属涂层，所述方法特征在于其还包括在涂覆过程中根据所述料的剩余体积来移动浸入所述料中的纤维部分，使得浸入所述料中的纤维的瞬时高度 (h)在整个涂覆过程中保持基本恒定。2.如权利要求1所述的方法，其中所述浸入所述料0 中的纤维部分(3 以与纤维移动方向基本垂直的方向移动。3.如权利要求2所述的方法，其中所述浸入所述料02)中的纤维部分(35)通过至少一个位于所述滑轮(26、28)之一和所述坩埚(1 之间的轮子(36)被移动，并能够以垂直于纤维的移动方向移动。4.如权利要求1至3任意一项所述的方法，其中所述浸入所述料0 中的纤维部分 (35)以一定速度移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩米歇尔·帕特里克·莫里斯·弗朗查特，吉勒斯·查尔斯·卡西米尔·克林，杰拉德·桑切斯，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：