專利名稱：單晶爐的傳動軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高溫爐，具體地說是一種單晶爐，特別是涉及一種單晶爐的傳動軸。
背景技術(shù)：
單晶爐是一種在惰性氣體環(huán)境中，用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶的設(shè)備。單晶爐拉制單晶硅棒時，盛裝多晶硅塊等原料的石英坩堝放入位于堝托之上的石墨或C/C坩堝內(nèi)，在保護(hù)性氣氛中加熱熔化(爐內(nèi)最高溫度高達(dá)1600°C左右)，調(diào)控到工藝溫度后，籽晶經(jīng)導(dǎo)流筒插入熔融多晶硅液中引晶，坩堝放在堝托上由其下的傳動軸帶動一同旋轉(zhuǎn)，同時，籽晶也逆向旋轉(zhuǎn)并向上提升，使多晶硅液按籽晶的 硅原子排列順序結(jié)晶凝固成單晶硅棒。在單晶硅棒拉制過程中，傳動軸位于爐體底部，起著承載坩堝及其盛裝的原料和傳遞動力的作用。目前，單晶爐傳動軸通常采用石墨材料制作，為便于將單晶爐傳動軸固定在動力系統(tǒng)的錐形座內(nèi)，在生產(chǎn)加工時，往往在傳動軸的中心開有通孔，安裝時，緊固螺栓從通孔中放入并擰進(jìn)動力系統(tǒng)的錐形座的螺紋孔中，將單晶爐傳動軸緊固在動力系統(tǒng)的錐形座上，使單晶爐傳動軸在工作時與動力系統(tǒng)的錐形座始終保持相對靜止的狀態(tài)。由于石墨力學(xué)性能較差，遭外力碰撞易損傷，所以加工時耗材較多；同時石墨材料制成的傳動軸的軸壁相對較厚，通孔內(nèi)徑小，一般小于25 mm，而石墨材料導(dǎo)熱性能較好，爐中熱量易通過傳動軸傳遞到爐外，增加能耗，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本增加。若在通孔內(nèi)填充保溫材料，則可起到減少熱量損失的作用，但因孔小，放不了多少保溫材料，且操作也不大方便，工作中基本上沒有放保溫材料，這樣就形成一個通道，熱量易于散失。碳/碳復(fù)合材料是一種將碳纖維制成的網(wǎng)胎與網(wǎng)胎、或碳布與碳布、或網(wǎng)胎與碳布復(fù)合，再經(jīng)過增密、碳化和石墨化處理而成的碳/碳復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐燒蝕、熱膨脹系數(shù)小、耐急冷急熱而不變形不開裂且兼具一定的保溫效果等優(yōu)良性能，特別適應(yīng)于高溫領(lǐng)域，現(xiàn)已成為或?qū)⒅鸩匠蔀楹娇蘸教?、冶金、新能源等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料之一，是石墨制品的理想替代品。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種保溫性能好的單晶爐的傳動軸。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種單晶爐的傳動軸，它包括軸體，軸體內(nèi)設(shè)有通孔，所述的軸體包括軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分和軸體與爐外動力連接部分，軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分采用石墨材料制成，軸體與爐外動力連接部分采用碳/碳復(fù)合材料制成。本實(shí)用新型所述的軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分和軸體與爐外動力連接部分為螺紋連接或榫卯連接。本實(shí)用新型為了便于填充保溫材料，所述軸體的外徑為70 mm 150 mm,軸體與爐外動力連接部分的通孔的直徑為40 mm 100 mm。本實(shí)用新型為了便于通孔內(nèi)的保溫材料在高溫下產(chǎn)生的氣體逸出，所述的軸體上設(shè)有與通孔相通的通氣孔。由于采用上述技術(shù) 方案，本實(shí)用新型較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，碳/碳復(fù)合材料大大提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，減少了單晶爐的熱量損耗，能耗降低了 3 % 10%，同時，產(chǎn)品采用上下兩段結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例I :由圖I可知，一種單晶爐的傳動軸，它包括軸體1，軸體I內(nèi)設(shè)有通孔2，所述的軸體I包括軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4和軸體與爐外動力連接部分5，軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4采用石墨材料制成，軸體與爐外動力連接部分5采用碳/碳復(fù)合材料制成。本實(shí)用新型所述軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4和軸體與爐外動力連接部分5為螺紋連接或榫卯連接(本實(shí)施例為螺紋連接)，螺紋旋向與傳動軸工作時的旋轉(zhuǎn)方向相反。本實(shí)用新型所述軸體I的長為660 mm 900 mm (本實(shí)施例為810 mm)，外徑為70 mm 150 mm (本實(shí)施例為90 mm)，其中軸體與爐外動力連接部分5段的長度為625 mm,軸體與爐外動力連接部分5段的通孔2的直徑為40 mm 100 mm(本實(shí)施例為58 mm)。本實(shí)用新型由于軸體與爐外動力連接部分5采用碳/碳復(fù)合材料，因此，軸體與爐外動力連接部分5段的通孔2的直徑與使用石墨材料相比，可以做得大一些，以便于填充保溫材料。本實(shí)用新型為了便于通孔2內(nèi)的保溫材料(本實(shí)施例填充的為軟碳?xì)?在高溫下產(chǎn)生的氣體逸出，所述的軸體I上設(shè)有與通孔2連通的氣孔3。一種如上所述單晶爐的傳動軸的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟(1)制坯:①軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4的制作按傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)制作石墨材料的軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4 ；②軸體與爐外動力連接部分5的制作將由碳纖維制成的網(wǎng)胎與碳布通過針刺復(fù)合制成表觀密度為O. 3g/ cm 3 O. 6g/ cm 3 (本實(shí)施例為O. 5g/ cm 3)的軸體與爐外動力連接部分5預(yù)制體；⑵增密將步驟⑴所得的軸體與爐外動力連接部分5預(yù)制體按傳統(tǒng)工藝經(jīng)化學(xué)氣相滲透和/或化學(xué)氣相沉積和/或液體浸潰增密，將其密度逐步增加并經(jīng)石墨化處理，制成表觀密度為I. Og/ cm 3 I. 8g/ cm 3 (本實(shí)施例為I. 49g/ cm 3)軸體與爐外動力連接部分5坯體；⑶機(jī)加工將步驟⑵所得的軸體與爐外動力連接部分5坯體機(jī)加工成所需的形狀和尺寸，即得碳/碳復(fù)合材料的軸體與爐外動力連接部分5 ；⑷組合安裝將步驟⑶所得碳/碳復(fù)合材料的軸體與爐外動力連接部分5和步驟⑴所得石墨材料的軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4采用螺紋連接或榫卯連接(本實(shí)施例為螺紋連接)成傳動軸成品，連接前，先將保溫材料(本實(shí)施例為軟碳?xì)?填充在軸體與爐外動力連接部分5的通孔2內(nèi)；(5)純化將步驟⑷所得的傳動軸成品放入高溫爐中，在真空條件下加熱除雜,純化溫度為1600°C 2600°C (本實(shí)施例為2000°C)，保溫時間為2h 5h (本實(shí)施例為3h)。本實(shí)用新型使用時，軸體I通過緊固件安裝固定在動力系統(tǒng)的錐形 座內(nèi)，坩堝放在堝托上，由其下的軸體I帶動堝托旋轉(zhuǎn)，從而帶動坩堝一同旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型采用的碳/碳復(fù)合材料大大提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，同時碳/碳復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能較石墨材料差，且通孔2內(nèi)填充的保溫材料減少了熱量損失，單晶爐的能耗降低了 3 % 10 %，減少了企業(yè)生產(chǎn)成本。實(shí)施例2 由圖2可知，本實(shí)用新型所述軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4和軸體與爐外動力連接部分5為榫卯連接。本實(shí)用新型為了提高牢固性，所述的軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分4和軸體與爐外動力連接部分5的連接處設(shè)有銷釘6。余同實(shí)施例I。
權(quán)利要求1.一種單晶爐的傳動軸，它包括軸體(1)，軸體(I)內(nèi)設(shè)有通孔(2)，其特征是所述的軸體(I)包括軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分(4)和軸體與爐外動力連接部分(5)，軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分(4)采用石墨材料制成，軸體與爐外動力連接部分(5)采用碳/碳復(fù)合材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單晶爐的傳動軸，其特征是軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分(4)和軸體與爐外動力連接部分(5)為螺紋連接或榫卯連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的單晶爐的傳動軸，其特征是所述軸體(I)的外徑為70mm 150 mm，軸體與爐外動力連接部分(5)的通孔2的直徑為40 mm 100 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的單晶爐的傳動軸，其特征是所述的軸體(I)上設(shè)有與通孔(2)相通的通氣孔(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶爐的傳動軸，其特征是所述的軸體(I)上設(shè)有與通孔(2)相通的通氣孔(3)?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型公開了一種保溫性能好的單晶爐的傳動軸，它包括軸體(1)，軸體(1)內(nèi)設(shè)有通孔(2)，所述的軸體(1)包括軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分(4)和軸體與爐外動力連接部分(5)，軸體與爐內(nèi)坩堝連接部分(4)采用石墨材料制成，其特征是軸體與爐外動力連接部分(5)采用碳/碳復(fù)合材料制成，本實(shí)用新型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，碳/碳復(fù)合材料大大提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能，減少了單晶爐的熱量損耗，能耗降低了3﹪～10﹪，同時，產(chǎn)品采用上下兩段結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號F16C3/02GK202500885SQ20122014213
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者廖寄喬, 李軍, 王躍軍, 邰衛(wèi)平, 龔玉良 申請人:湖南金博復(fù)合材料科技有限公司