專利名稱：整體墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造過程中用于使堆疊多孔襯底間隔分開的墊片元件。本發(fā)明的一個特定實例涉及尤其在壓實處理(諸如化學(xué)氣相滲透(CVI))期間用于使堆疊的環(huán)形復(fù)合材料壓片間隔分開的金屬環(huán)形墊片元件。
背景技術(shù)：
所述復(fù)合材料壓片尤其可為用于制造剎車盤或其它摩擦元件的環(huán)形壓片。
舉例來說，在2003年8月14日申請的第10/468,031號美國專利申請案中揭示了一種用于壓實制作剎車盤等的環(huán)形壓片的裝置；在圖1中對其表示進行了說明。
圖1是一處理腔室的高度圖解說明，所述處理腔室中具有一包裹體10，所述包裹體10包含由碳纖維制成的環(huán)形壓片或襯底20的負載。所述負載呈一堆疊的襯底的形式，所述襯底各自具有通常垂直對準的中心通路。所述堆疊可由由一個或一個以上中間支撐板12分離的復(fù)數(shù)個疊加的堆疊部分構(gòu)成。
所述堆疊的襯底通過隔板30而彼此間隔。如圖2中所示，隔板30可徑向安置，且其數(shù)量可變化。所述隔板30在整個堆疊中在相鄰襯底之間提供大體上恒定高度的間隙22，同時允許由所述襯底的通常對準的中心通路所組成的堆疊的內(nèi)部體積24與位于所述堆疊外部且在包裹體10內(nèi)部的外部體積26相連通。
在圖1的實例中，包裹體10包含單一堆疊的襯底。在其它實例中，復(fù)數(shù)個堆疊的襯底可并排安置在同一包裹體中。
包裹體10通過一感受器14(例如由石墨制成)而加熱，所述感受器14用于界定包裹體10，且與位于一包圍所述感受器的外殼17外部的感應(yīng)線圈16感應(yīng)耦接?？墒褂闷渌募訜岱椒ǎ?，電阻加熱(焦耳效應(yīng))。
將含有一種或一種以上碳的前體(通常為諸如甲烷和/或丙烷的碳氫化合物氣體)的氣體容納于包裹體10中。在所示的實例中，通過所述包裹體的底部10a實現(xiàn)容納。氣體穿過在所述包裹體的底部部分中彼此疊加放置的一個或一個以上穿通板形成的預(yù)熱區(qū)18，在板11之下支撐所述襯底的堆疊。由預(yù)熱板加熱的氣體(其升高到包裹體內(nèi)的溫度)自由地流動到所述包裹體中，同時進入到內(nèi)部體積24中，進入到外部體積26中且進入到間隙22中。剩余氣體通過抽空經(jīng)由形成于蓋子10b中的出口而被從包裹體中抽出。
隔板30為單獨放置的塊狀元件，通常由氧化鋁制成。然而，一旦形成，所述氧化鋁塊元件極其易碎，且從破裂處的損耗非常高。實際上，在正常使用的情況下，常規(guī)氧化鋁塊常常維持不會超過2或3個壓實循環(huán)。因為必須更換氧化鋁塊，所以這也自然地提高了制造成本。
此外，每個壓片層之間的單獨氧化鋁塊元件的適當(dāng)手動放置極為耗時。在圖2中以說明性實例的方式展示了六個所述塊狀元件，且在實際實踐中，使用多達12個的塊體。處理易碎的塊體而不會使其破裂所需要的極大細心更加重了時間負擔(dān)。一般來說，根據(jù)常規(guī)方法，包含七盤壓片(每一盤具有十二到十四個壓片堆疊)的完全壓實過程可花費長達一個或兩個工作日來設(shè)置。
與使用單獨隔板元件30相關(guān)的另一個問題是其傾向于在壓片中引起變形(即，凹痕)，此由堆疊于其上的壓片(和隔板)的重量引起。如可從圖2中了解到，存在以圓周方式在隔板元件30之間的壓片的較大未受支撐的面積。因為所述壓片材料通常易彎曲，且因為氧化鋁形成的隔板元件30不會變形，所以在對應(yīng)于隔板元件30的位置中的壓片的表面中出現(xiàn)壓痕。這些變形盡管微小，但是必須在額外的精整步驟中將其機械加工除去，以獲得適用于摩擦應(yīng)用的所要的平坦表面。結(jié)果，因為預(yù)期在已知的方法中會發(fā)生變形，且預(yù)期最終的機械加工步驟以移除那些變形，所以每個壓片的厚度均厚于最終產(chǎn)品所要的厚度。經(jīng)機械加工除去的材料意味著經(jīng)濟上的浪費。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明涉及一種用于使堆疊的環(huán)形壓片間隔分開的整體或其它形式的單件環(huán)形墊片元件。
根據(jù)本發(fā)明的一墊片元件具有一通常平整的環(huán)形形狀，其具有相對的第一和第二表面。所包括表面的至少一個表面經(jīng)加工成形以至少部分地界定用于使所述墊片元件的內(nèi)部空間與一外部空間相連通的徑向延伸的氣流路徑。
根據(jù)本發(fā)明的一墊片元件優(yōu)選在徑向尺寸上與跟其相鄰的環(huán)形壓片類似。也就是說，所述墊片元件優(yōu)選具有與所述環(huán)形壓片類似的內(nèi)直徑和類似的外直徑。如果所述墊片元件在尺寸上與所述環(huán)形壓片通常不相等，那么優(yōu)選略微縮小所述墊片元件的大小(即，具有大于所述環(huán)形壓片的內(nèi)直徑和/或小于所述環(huán)形壓片的外直徑)，而不是使所述墊片元件大于(即，徑向上寬于)所述環(huán)形壓片。
在本發(fā)明的一個實例中，墊片元件由一其中形成有開口的金屬材料制成，所述金屬材料包括(不限于)金屬網(wǎng)格材料。所述金屬材料可為裸露的(即，沒有涂層，包括沒有一剝離涂層)，此使得制造及整修相應(yīng)地較為簡單且較不昂貴。
參考附圖將更好地理解本發(fā)明，其中圖1說明用于壓實堆疊的環(huán)形壓片的處理腔室；圖2說明用于將圖1中說明的堆疊環(huán)形壓片間隔分開的單獨隔板元件的排列；和圖3a和圖3b說明根據(jù)本發(fā)明的整體墊片元件的實例。
特別強調(diào)，本文的圖式僅用于說明本發(fā)明的實例，且無意解釋為以任何方式限制本發(fā)明的定義。還請注意，本文的圖式一般來說或在相關(guān)視圖中沒有必要按比例繪制。
具體實施例方式
一般來說，根據(jù)本發(fā)明的墊片元件具有某些根本有用的特征。
與在堆疊中的每一環(huán)形壓片之間使用數(shù)個單獨隔板元件相比，一整體或單件構(gòu)造大大促進了將一處理腔室裝載有堆疊的環(huán)形壓片的操作。如上文注意到，上文參考圖2所描述的常規(guī)排列需要手動放置每個常規(guī)隔板元件。此外，因為常規(guī)隔板元件通常由高度易碎的材料(諸如氧化鋁)制成，所以在本來已經(jīng)夠冗長且乏味的手動過程期間必須非常小心地處理每個隔板元件以努力避免破裂。所述隔板元件又相對較小且非常薄(例如，1″×4″×0.1″)，這也使對其進行處理較困難。
由于使用根據(jù)本發(fā)明的一整體墊片元件，定位所述墊片元件的單一動作代替根據(jù)常規(guī)方法定位單獨隔板元件的數(shù)次放置動作。與以上述常規(guī)方式裝載處理腔室的一到兩天相比，使用根據(jù)本發(fā)明的一整體墊片可(在相等基礎(chǔ)上)將裝載時間減少到兩到四個小時。
另外，與如圖2中所說明的單獨隔板元件的常規(guī)使用相比，根據(jù)本發(fā)明的整體墊片元件的結(jié)構(gòu)在一較大面積上更好地支撐堆疊于其上的一個或一個以上的環(huán)形壓片的重量。具體地說，所述環(huán)形整體墊片元件的徑向?qū)挾葢?yīng)該約等于或稍微窄于所述環(huán)形壓片的徑向?qū)挾?。結(jié)果，每個環(huán)形壓片在從所述處理腔室移除之后較不易變形。這意味著在壓實處理之后想要獲得有效未變形的表面需要較少的補救的機械加工。
如剛剛提及的，所述整體墊片元件優(yōu)選具有約與所述環(huán)形壓片相同的徑向?qū)挾?，或略微較窄(例如，相對于其外直徑和/或內(nèi)直徑窄約5mm)。假如所述整體墊片元件比所述環(huán)形壓片寬，那么暴露的部分往往會具有因壓實氣體的分解而形成于其上的結(jié)垢(諸如熱解碳)。這會縮短所述墊片元件的使用壽命或者必須采取額外的修整程序來移除這些結(jié)垢。另外，假如所述墊片元件向外徑向延伸越過所述環(huán)形壓片的外部邊緣，那么會導(dǎo)致在處理腔室中定位數(shù)個用于同時處理的環(huán)形壓片堆疊(此經(jīng)常發(fā)生)方面產(chǎn)生問題。因為處理腔室內(nèi)的間隔問題，此會負面影響生產(chǎn)效率，達到可同時處理的堆疊減少的程度。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明的整體墊片元件包括在其一個表面或兩個表面上徑向延伸的通道或其它特征，此在實際效果中至少部分地界定了使整體墊片元件的徑向內(nèi)側(cè)與其徑向外側(cè)相連通的氣流路徑。在此提及“部分地”界定的氣流路徑是因為在某些情形下，所述氣流路徑還由與所述整體墊片元件的結(jié)構(gòu)合作的一個所述環(huán)形壓片的相對表面而部分地界定。較佳地，使用整體墊片的氣流路徑的橫截面面積在實際效果中可與現(xiàn)有技術(shù)的排列中呈現(xiàn)的橫截面面積相比較。然而，此考慮可根據(jù)個別情況而有所變化。
應(yīng)了解，例如，可通過調(diào)整每一通道的大小等或通過提供更多的通道等來影響所呈現(xiàn)的氣流路徑的總體橫截面面積。在這個方面，一個確定因素是維持對疊加的環(huán)形壓片的一所期望的支撐水平。
通常，根據(jù)本發(fā)明的整體墊片元件應(yīng)該由可經(jīng)受住高達約1100℃且優(yōu)選(為安全目的)高達約1200℃到1400℃溫度的材料制成。所選擇的材料優(yōu)選在所提及的操作溫度下與壓片反應(yīng)最小。
適用于如所預(yù)期的整體墊片元件的材料的實例包括(不限于)諸如不銹鋼、鉻鎳鐵合金、鈦、鉬、鉭和鎢的金屬材料。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一環(huán)形墊片元件600的另一個實例的平面圖，且圖3b是包括其放大局部部分的對應(yīng)正視圖。
環(huán)形墊片元件600通常由具有約20％到約80％開孔面積的穿孔金屬材料制成。在它的一個特定實例中，環(huán)形墊片元件600由金屬網(wǎng)格材料制成。
用于制造環(huán)形墊片元件600的金屬材料必須(如上所提及)能夠經(jīng)受住高達約1100℃且優(yōu)選(為提供一安全系數(shù))高達約1200℃到1400℃的溫度。不銹鋼、鉻鎳鐵合金、鈦、鉬、鉭和鎢是適當(dāng)金屬材料的所有適合的實例。
環(huán)形墊片元件600可通過從一片庫存材料切割一適當(dāng)大小的環(huán)形形狀來形成。可使用任何適當(dāng)?shù)墓I(yè)切割方法，包括(不限于)電腦控制的激光切割。
圖3a和圖3b說明使用一網(wǎng)格材料來制造環(huán)形墊片元件600的實例。如從圖3b的放大部分中可清楚看到，網(wǎng)格材料是根據(jù)已知方法(尤其包括卷曲編織方法)制造的編織網(wǎng)格。一卷曲編織網(wǎng)格指的是在所述網(wǎng)格的至少一個方向上使所述金屬絲預(yù)成形(即，卷曲)。參見(例如)在圖3b中相對于金屬絲604說明的卷曲金屬絲602。因此，金屬絲602中的起伏實際上呈現(xiàn)了鄰近橫向金屬絲604的開口空間。這些開口空間(其在環(huán)形墊片元件600的面積上互連)共同提供數(shù)個通路，壓實氣體可經(jīng)由所述通路在環(huán)形墊片600的內(nèi)部與其外部之間傳遞。
一般來說，環(huán)形墊片元件600的厚度約為金屬絲602或604的直徑的兩倍。在一個實例中，環(huán)形墊片元件600的整體厚度在1mm與約6mm之間。
環(huán)形墊片元件600具有與環(huán)形壓片顯著不同的熱膨脹特征，所以其間的粘附是可忽略的，并且可以忽略碳環(huán)形墊片的剝離涂層。此外，可通過(例如)噴沙來容易且簡單的對金屬網(wǎng)格進行修復(fù)。
歸因于壓實發(fā)生的溫度，所述壓片中的某種程度的金屬污染是可能的。然而，我們相信，鑒于在正常的制造過程中的表面機械加工等等流失的材料的量(例如，進行中間機械加工以再打開所述壓片的多孔使得繼續(xù)進行壓實)，可忽略所述污染的深度。結(jié)果，無論此處污染為何物通?？倳灰瞥?。
雖然已相對于認為是本發(fā)明最實用的實施例描述了本發(fā)明，但請?zhí)貏e注意，這僅僅是舉例，且在所附權(quán)利要求書的精神和范疇內(nèi)對其進行適當(dāng)?shù)男薷暮妥兓强赡艿摹?br>
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種環(huán)形墊片元件，其具有第一和第二相對表面和穿過其形成的復(fù)數(shù)個開口，其中所述元件由一金屬材料制成且至少部分地界定用于使所述元件的一徑向內(nèi)側(cè)與所述元件的一徑向外側(cè)相連通的復(fù)數(shù)個徑向延伸的氣流路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中所述金屬材料是一裸露的金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中所述金屬材料是一金屬絲網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬材料是一耐火材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬元件包含不銹鋼、鉻鎳鐵合金、鈦、鉬、鉭和鎢中的一者或一者以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬絲網(wǎng)具有一約20％到約80％的開孔面積。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形墊片元件，其具有第一和第二相對表面和穿過其形成的復(fù)數(shù)個開口，其中所述元件由一金屬材料制成且至少部分地界定復(fù)數(shù)個徑向延伸的氣流路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中所述金屬材料是一裸露的金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中所述金屬材料是一金屬絲網(wǎng)格。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬材料是一耐火材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬元件包含不銹鋼、鉻鎳鐵合金、鈦、鉬、鉭和鎢中的一者或一者以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬絲網(wǎng)格具有一約20％到約80％的開孔面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述元件具有一約1mm到約6mm的有效厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述金屬絲網(wǎng)格包括一卷曲編織網(wǎng)格。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中所述元件具有一爲(wèi)組成所述金屬絲網(wǎng)格的所述金屬絲的直徑的約兩倍的有效厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的元件，其中所述耐火材料可經(jīng)受住高達約1400℃的溫度。
11.一種制備用于一化學(xué)氣相滲透處理的復(fù)數(shù)個環(huán)形碳纖維壓片的方法，其包含堆疊所述復(fù)數(shù)個環(huán)形碳纖維壓片，其中在分別的每對所述環(huán)形碳纖維壓片之間提供一由一金屬材料制成的環(huán)形墊片元件，所述堆疊的復(fù)數(shù)個環(huán)形碳纖維壓片和環(huán)形墊片元件在所述堆疊內(nèi)共同界定一內(nèi)部空間，其中每個環(huán)形墊片元件具有第一和第二相對表面，且至少部分地界定用于使所述堆疊的所述內(nèi)部空間與所述堆疊的一外部相連通的復(fù)數(shù)個徑向延伸的氣流路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述金屬材料是一裸露的金屬材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述金屬材料是一金屬絲網(wǎng)格。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬材料是一耐火材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬元件包含不銹鋼、鉻鎳鐵合金、鈦、鉬、鉭和鎢中的一者或一者以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬絲網(wǎng)格具有一約20％到約80％的開孔面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述元件具有一約1mm到約6mm的有效厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬絲網(wǎng)格包括一卷曲編織網(wǎng)格。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述元件具有一為組成所述金屬絲網(wǎng)格的所述金屬絲的直徑的約兩倍的有效厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述耐火材料可經(jīng)受住高達約1400℃的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中每個環(huán)形墊片具有一小于所述環(huán)形碳纖維壓片的一外直徑的外直徑和一大于所述環(huán)形碳纖維壓片的一內(nèi)直徑的內(nèi)直徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中每個環(huán)形墊片的所述外直徑和內(nèi)直徑比所述環(huán)形碳纖維壓片的所述外直徑和內(nèi)直徑分別小約5mm和大約5mm。
全文摘要
一種由一穿孔金屬材料制成的整體或其它形式的單件環(huán)形墊片元件用于在一諸如壓實的制造過程中維持堆疊的環(huán)形壓片之間的一空間。所使用的所述金屬材料優(yōu)選可經(jīng)受住至少在壓實期間所遇到的溫度。所述整體結(jié)構(gòu)有利地簡化了所述壓片在一處理腔室中的排列，且在所述壓片中引起較少變形。在一個實例中，所述墊片元件由一金屬網(wǎng)格制成且可利用一卷曲編織結(jié)構(gòu)。
文檔編號B32B9/00GK1756912SQ200480005838
公開日2006年4月5日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者肯尼·張 申請人:梅西耶-布加蒂公司