【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种界面层连续沉积用展丝装置，涉及陶瓷基复合材料领域中束丝碳化硅纤维界面层连续沉积技术使用的纤维制备。
技术介绍
1、随着航空发动机对燃油效率和推重比的要求不断提高，其热端部件对耐高温的轻质结构材料也提出了十分迫切的需求。碳化硅纤维增强碳化硅(sicf/sic)复合材料具有耐高温、低密度和长寿命等优异性能，使其在航空发动机领域具有广泛的应用前景。
2、sicf/sic复合材料通常由连续碳化硅纤维、界面层和碳化硅基体三部分组成。界面层可以有效调节sic纤维与sic陶瓷基体之间的结合强度，并且通过裂纹偏转、脱粘和纤维拔出等能量释放机制实现对复合材料的增韧效果。此外，界面层还可以作为氧化扩散的保护层，保护sic纤维不受氧化。因此，提升纤维束内的界面层制备的稳定性和均一性是提升sicf/sic复合材料性能的重要方向之一。
3、sic纤维在出厂前会进行上浆。上浆剂在纤维表面可以形成一层保护膜，同时对纤维具有一定集束作用，使纤维聚集在一起。这样在后续的加工与转运过程中可以减少摩擦、磨损并防止产生毛丝。但是由于现行上浆工艺的限制，sic纤维束表面上浆剂的包覆状态在纤维长度方向上并不均匀，造成纤维在长度方向上不同位置团聚程度不同。这样的纤维束在利用界面层连续沉积工艺制备界面层后，其界面层质量波动很大，将影响后续制备的复合材料性能。
技术实现思路
1、本专利技术正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种界面层连续沉积用展丝装置，该装置通过对纤维进行除胶、展丝
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、该种界面层连续沉积用展丝装置是在一个真空环境中工作，该展丝装置包括一个未处理的原始纤维圆筒的固定支架1，由原始纤维圆筒引出的丝束经过导向辊2，导向辊2上沿轴上均匀分布有宽度相同的环槽8，环槽8的内表面沿轴向的截面为弧形，环槽8的数量与固定支架1上放置的原始纤维圆筒的数量及引出的丝束相同并一一对应，环槽8的作用是用来约束丝束的水平位置，内表面为弧形的环槽8可以减少丝束与导向辊2之间的摩擦，以此来减少对丝束的损伤，降低毛丝数量，导向辊2能够将每一条丝束共同约束到同一水平位置，有利于后续流程；由导向辊2引出的每一条丝束经过加热除胶机构3进行除胶；经加热除胶后的丝束经过压力展丝机构4进行初步展丝，每一条丝束的展丝宽度大于工艺需求宽度的程度；经压力展丝机构4引出的丝束经过展丝修正机构5，展丝修正机构5包括第一宽度调节杆、厚度监测器和控制器，每一条丝束通过第一宽度调节杆形成的矩形凹槽来约束丝束宽度，第一宽度调节杆形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同；经展丝修正机构5引出的每一条丝束经过超声分散机构6对丝束进行均匀分散处理；经超声分散机构6引出的每一条丝束经过第二宽度调节杆7形成的矩形凹槽来约束丝束的宽度达到工艺要求的宽度，第二宽度调节杆7形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同，厚度检测器监测经过第二宽度调节杆7的丝束中心位置的实际厚度，并将实时监测得到的厚度值反馈给控制器，控制器根据实时监测出的丝束宽度，对第一宽度调节杆上对应丝束所在的矩形凹槽宽度进行微调，以修正经过第二宽度调节杆7的丝束宽度与工艺要求之间的偏差值；经过第二宽度调节杆7的丝束以工艺要求的宽度展丝结束，被定位到连续沉积设备热区炉管横截面的相应位置，准备进入热区开始沉积。
4、另外，所述固定支架1为曲柄连杆机构，并连接预载可调的阻尼器用以调节丝束张力；进一步，所述固定支架1的曲柄连杆机构连接的阻尼器能够将收束纤维的纸筒的转动转化为阻尼器的平动，使阻尼器发挥作用，目的一为可以在收卷过程中对丝束施加一个可设定的张力，使丝束在后续展丝定宽的过程中可以与设备更加贴合；目的二为可以使丝束在连续沉积设备的热区沉积时更加稳定；
5、另外，加热除胶机构3的加热除胶辊内部设置有发热体，发热体选用氧化铝以隔绝热量，发热体芯部中空用以放置电阻丝；在实施时，温度监测器负责监测除胶辊表面的纤维温度，根据温度监测器的反馈数据，控制器会对发热体中电阻丝的功率进行实时控制；丝束经过加热除胶机构后，其表面的上浆剂会被加热分解。在实施时，由于使用的上浆剂成分主要为聚乙烯醇，其在200℃开始分解，所以，加热除胶机构3设置的温度为250～300℃，以达到将上浆剂完全分解的目的；
6、另外，所述压力展丝机构4包括挤压对辊、距离监测器、控制器和真空电机控制的丝杠，挤压对辊设置在由真空电机控制的丝杠上，辊表面做镜像抛光处理，挤压对辊与支架以轴承链接，其中一个位置固定不动，另一个在丝杠的控制下能够改变两个辊之间的距离，根据工艺要求在控制器中设置对辊之间的间距，控制间距小于经计算由工艺需求的宽度转换得来的厚度；如此操作的原因是在丝束经过压力展丝机构4时，要将纤维展丝至大于工艺需求宽度的程度，此时丝束的横截面近似为矩形，利用丝束中纤维单丝平均直径与丝束内纤维单丝数量计算丝束近似截面积，再以工艺需求的展丝宽度，计算相应的展丝后纤维束厚度，并以此调节两个挤压对辊间距小于该厚度，实现纤维经过压力展丝机构后宽度大于工艺需求的宽度。
7、另外，所述第一宽度调节杆和第二宽度调节杆7上的矩形凹槽的两侧边分别连接一个齿条，由真空电机通过齿轮带动齿条位移，以调节矩形凹槽的宽度。在实施时，矩形凹槽表面有圆角设计，并做镜面抛光处理，以减少摩擦降低纤维损伤，减少毛丝。
8、另外，所述超声分散机构6包括超声波发生装置、导波杆和缓震阻尼支架三部分构成，导波杆连接缓震阻尼支架，导波杆的一端固定有超声波发生装置，导波杆与丝束接触的表面具有限制凹槽，限制凹槽边缘做圆角并进行镜面抛光处理。
9、本专利技术装置的主要功能的为除胶、展丝，在实施时，未处理的原始sic纤维经固定支架1放丝成丝束，由导向辊2约束水平位置，依次通过加热除胶机构3进行除胶操作、经过压力展丝机构4进行过度展丝、通过展丝修正机构5进行展丝程度调节、经过超声分散装置6将纤维均匀分散，再经过第二宽度调节杆7将宽度进行最后的约束并对准连续沉积设备的热区中心，进行沉积。
10、进一步，展丝修正机构5的第一宽度调节杆上的矩形凹槽初始设定宽度应为工艺要求宽度，而丝束实时宽度大于该宽度，此时纤维会堆积在该矩形凹槽的两端，丝束后续经过超声分散装置6和设定的限制凹槽宽度为工艺要求宽度，此时丝束截面在经过第一宽度调节杆后由于超声分散机构的原因若已经达到工艺要求的展丝定宽参数则应为一个近似矩形的状态，而后丝束经过中心点厚度监测器时所监测到的厚度数据也应是与计算所的得丝束厚度相同，若厚度监测器所测得的厚度大于计算值，则说明纤维处于一个团聚的状态，宽度小于工艺要求宽度，展丝修正机构5中的第一宽度调节杆约束丝束宽度的程度过大，此时厚度数据反馈至控制器，控制器将控制微调装置扩大第一宽度调节杆表面矩形凹槽宽度以降低第一调节杆对丝束本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：该展丝装置处于一个真空环境中工作，该展丝装置包括一个未处理的原始纤维圆筒的固定支架(1)，由原始纤维圆筒引出的丝束经过导向辊(2)，导向辊(2)上沿轴上均匀分布有宽度相同的环槽(8)，环槽(8)的内表面沿轴向的截面为弧形，环槽(8)的数量与固定支架(1)上放置的原始纤维圆筒的数量及引出的丝束相同并一一对应；由导向辊(2)引出的每一条丝束经过加热除胶机构(3)进行除胶；经加热除胶后的丝束经过压力展丝机构(4)进行初步展丝，每一条丝束的展丝宽度大于工艺需求宽度的程度；经压力展丝机构(4)引出的丝束经过展丝修正机构(5)，展丝修正机构(5)包括第一宽度调节杆、厚度监测器和控制器，每一条丝束通过第一宽度调节杆形成的矩形凹槽来约束丝束宽度，第一宽度调节杆形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同；经展丝修正机构(5)引出的每一条丝束经过超声分散机构(6)对丝束进行均匀分散处理；经超声分散机构(6)引出的每一条丝束经过第二宽度调节杆(7)形成的矩形凹槽来约束丝束的宽度达到工艺要求的宽度，第二宽度调节杆(7)形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同，厚度检测
2.根据权利要求1所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：所述固定支架(1)为曲柄连杆机构，并连接预载可调的阻尼器用以调节丝束张力。
3.根据权利要求1所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：加热除胶机构(3)的加热除胶辊内部设置有发热体，发热体选用氧化铝以隔绝热量，发热体芯部中空用以放置电阻丝。
4.根据权利要求1所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：所述压力展丝机构(4)包括挤压对辊、距离监测器、控制器和真空电机控制的丝杠，挤压对辊设置在由真空电机控制的丝杠上，根据工艺要求的宽度设置对辊之间的间距。
5.根据权利要求1所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：所述第一宽度调节杆和第二宽度调节杆(7)上的矩形凹槽的两侧边分别连接一个齿条，由真空电机通过齿轮带动齿条位移，以调节矩形凹槽的宽度。
6.根据权利要求1或5所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：矩形凹槽表面有圆角设计，并做镜面抛光处理，以减少摩擦降低纤维损伤，减少毛丝。
7.根据权利要求1所述的界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：所述超声分散机构(6)包括超声波发生装置、导波杆和缓震阻尼支架三部分构成，导波杆连接缓震阻尼支架，导波杆的一端固定有超声波发生装置，导波杆与丝束接触的表面具有限制凹槽，限制凹槽边缘做圆角并进行镜面抛光处理。
...【技术特征摘要】
1.一种界面层连续沉积用展丝装置，其特征在于：该展丝装置处于一个真空环境中工作，该展丝装置包括一个未处理的原始纤维圆筒的固定支架(1)，由原始纤维圆筒引出的丝束经过导向辊(2)，导向辊(2)上沿轴上均匀分布有宽度相同的环槽(8)，环槽(8)的内表面沿轴向的截面为弧形，环槽(8)的数量与固定支架(1)上放置的原始纤维圆筒的数量及引出的丝束相同并一一对应；由导向辊(2)引出的每一条丝束经过加热除胶机构(3)进行除胶；经加热除胶后的丝束经过压力展丝机构(4)进行初步展丝，每一条丝束的展丝宽度大于工艺需求宽度的程度；经压力展丝机构(4)引出的丝束经过展丝修正机构(5)，展丝修正机构(5)包括第一宽度调节杆、厚度监测器和控制器，每一条丝束通过第一宽度调节杆形成的矩形凹槽来约束丝束宽度，第一宽度调节杆形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同；经展丝修正机构(5)引出的每一条丝束经过超声分散机构(6)对丝束进行均匀分散处理；经超声分散机构(6)引出的每一条丝束经过第二宽度调节杆(7)形成的矩形凹槽来约束丝束的宽度达到工艺要求的宽度，第二宽度调节杆(7)形成的矩形凹槽的数量与丝束的数量相同，厚度检测器监测经过第二宽度调节杆(7)的丝束中心位置的实际厚度，并将实时监测得到的厚度值反馈给控制器，控制器根据实时监测出的丝束宽度，对第一宽度调节杆上对应丝束所在的矩形凹槽宽度进行微调，以修正经过第二宽度调节杆(7)的丝束宽度与工艺要求之间的偏差值；经过第二宽度调节杆(7)的丝束以工艺要求的宽度...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，焦健，齐哲，陆子龙，杨金华，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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