[发明专利]一种航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法

权利要求书

1.一种航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:将易熔性材料熔融凝固成型为所需异形体的芯模，所述易熔性材料的熔点小于碳纤维布的熔点；

S2:在所述芯模的外部均匀缠绕所述碳纤维布，缠绕形成碳纤维壳体，在碳纤维壳体的非工作面处开设一个排液孔；

S3:将所述碳纤维布壳体进行加热，使所述芯模熔化，通过所述排液孔排出所述芯模熔化后的液体；

S4:待所述碳纤维壳体冷却至常温时，使液氮接触所述碳纤维壳体的非受力壁，并在所述碳纤维壳体的受力壁预制一层金属熔融液，液氮在金属熔融液浇铸过程中，为碳纤维壳体提供良好的冷却保护，避免金属熔融液对碳纤维壳体造成热破坏；

S5:将预制有所述金属熔融液的所述碳纤维壳体置于密闭容器中，增加密闭容器内的压力，使所述金属熔融液牢固的附着在碳纤维壳体表面；

S6:待所述金属熔融液冷却成型后，取出所述碳纤维壳体并对其金属面进行精加工，进而得到碳纤维异形体。

2.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，可通过浇铸方式或熔化预置金属的方式实现金属熔融液的预制，所述熔化预置金属的方式为：将欲置于碳纤维壳体的受力壁上的金属预制成相似的形状放置在碳纤维壳体的受力壁上，然后再将其融化。

3.根据权利要求2所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，利用激光将金属熔化，或者利用高频感应加热装置产生极性瞬间变化的强磁束，将金属加热融化。

4.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，所述芯模包括与所需制备的异形体形状相同的模芯以及设置在所述模芯非工作面上的柱状体，在步骤S2中，所述排液孔设置在所述柱状体远离所述模芯的一端。

5.根据权利要求4所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，所述排液孔连接有排液阀，所述排液阀设有压力传感器，由所述压力传感器输出信号给电控制系统控制阀门的开启。

6.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S3中，待所述碳纤维壳体成型后且整体器件温度高于所述易熔性材料的熔点时，加热保持该温度并排出所述芯模熔化后的液体，或者待整体冷却成型后，再对整体器件进行加热，使整体器件温度高于所述易熔性材料的熔点且低于所述碳纤维壳体的熔点，然后排出所述芯模熔化后的液体。

7.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，向所述金属熔融液内加入耐磨材料或耐高温材料，进而提高其磨性和耐高温性，在所述金属层成型后对所述金属层表面进行渗碳处理或者渗氮处理。

8.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，所述液氮全部气化所需的热量不大于所述金属熔融液传递至所述碳纤维壳体上的热量，且不小于所述金属熔融液的温度低于可影响所述碳纤维壳体质量的温度之前所传递到所述碳纤维壳体上的热量。

9.根据权利要求8所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，保护所述碳纤维壳体的液氮是流动供给所述碳纤维壳体冷却的。

10.根据权利要求1所述的航天、航空及消防的碳纤维异形体的制作方法，其特征在于，在步骤S5中，针对几何形状规整或不规整的器件时，均可通过向所述密闭容器内通入高压气体以增加所述密闭容器内的压力，从而增加对所述金属熔融液所成型的金属面的压力；在针对几何形状规整的器件时，也可采用爆破施压法以增加对所述金属面的压力，所述爆破施压法为：在所述密闭容器内实施爆破，利用爆破时产生的压力进而提高对所述金属面的压力，或者采用气体脉冲的方式直接对所述金属熔融液的液面进行冲压。