[發明專利]一種多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法

有效

• 申請號: 200810055229.X
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101289187A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 耿彥輝;張學強;牛如義;赫宏亮;曹江濤;賈博
• 申請（專利權）人: 晶龍實業集團有限公司
• 主分類號: C01B33/021
• 分類號: C01B33/021
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李羨民;周曉萍

技術領域

本發明涉及一種石墨制品的制備方法，特別是用于單晶硅生產的、由幾瓣分體拼合而成的石墨坩鍋，屬石墨材料加工技術領域。

背景技術

在單晶硅生產中，需要用到一種坩堝，該坩堝由石英坩鍋和石墨坩鍋套裝而成。為防止在高溫工作環境下產生膨脹變形，石墨坩鍋由幾瓣相同的分體塊拼合而成，石英坩鍋就套裝在這幾瓣(一般是三瓣)構成的石墨坩鍋內。石墨坩鍋呈口杯形，其底部內表面為圓弧面，底部外表面與另設的底座匹配。目前，生產這種石墨坩鍋的主要工藝過程如下：粗車成形(挖出芯料、留足余量、制成坩鍋形狀)——劃線鋸瓣(將鍋體劃線、鋸削成瓣)——銑削(銑削各單瓣體拼接面)——精車(將各單瓣體組合后箍緊精車為成品)。上述生產工藝的突出缺點在于：粗車成形工序中用扎刀、圓弧勾刀挖出的芯料只可用作下腳料，一根柱狀原料只能加工一個石墨坩堝，由此浪費了昂貴的原料，增加了生產成本。此外，切削下來的大量石墨粉末只能作為廢物處理，石墨粉末還會嚴重污染周圍環境。

發明內容

本發明用于克服已有技術的缺陷而提供一種可節省大量原料、利用一根原料“套裁”制成多個不同規格的多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法。

本發明所稱問題是以下述技術方案解決的：

一種多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法，它按下述步驟進行：

a.粗車原料：將棒狀原料根據所加工成品坩鍋的規格留出余量，切制成圓柱體；

b.分割為瓣：將上述圓柱體均勻鋸削成幾瓣扇形截面柱體，精銑各扇形截面柱體的軸向拼接面；

c.加工圓弧面鍋底：在扇形截面柱體上切出圓弧面鍋底，該圓弧面鍋底與成品坩鍋底部內圓弧面相同；

d.切出芯料：將上述已切出圓弧面鍋底的各扇形截面柱體拼合成圓柱體并箍緊，由上述圓柱體遠離圓弧面鍋底端開始切出環狀槽，該環狀槽與所述圓弧面鍋底的弧面平滑吻接，環狀槽切割到與圓弧面鍋底貫通為止，即挖出一端為圓弧面的柱體芯料；

e.精車成形；將挖出芯料后的余下部分精車內外表面至成品坩鍋尺寸；

將上述d步驟挖出的芯料箍緊，圓弧面端平頭、確定基準面后，即可重復c、d、e步驟制成另一小規格的石墨坩鍋。

上述多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法，所述加工圓弧面鍋底工序采用如下步驟：

將所述扇形截面柱體固定在回轉工作臺上，使扇形截面柱體的中心軸線CE平行于回轉工作臺的水平基準面，使待加工的圓弧面鍋底球心O同時位于該中心軸線CE和切削刀具旋轉中心的延長線上；

將切削刀頭固定在弧形刀體上，弧形刀體固定在刀柄上，弧形刀體的曲率半徑為圓弧面鍋底的半徑R，刀柄的旋轉中心應穿過球心O；

以O點的垂線為轉動中心使回轉工作臺緩慢旋轉，同時，使切削刀具旋轉，直到扇形截面柱上切削出的圓弧面鍋底中心線與刀柄中心線重和為止。

上述多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法，所述刀體為薄壁球冠狀，其球面半徑R與所加工的鍋底內圓弧表面半徑相匹配，刀頭位于刀體下緣，刀柄位于刀體上部球冠頂部，所述刀柄由主柄和偏心柄組成，偏心柄位于刀柄根部，主柄位于偏心柄上部，偏心柄與刀體中心的偏心距e為10～20毫米，偏心柄高度H為30～50毫米。

上述多瓣組合式石墨坩鍋的制備方法，在所述刀體外廓上增設手動桿，手動桿與刀體形成可拆卸連接；所述偏心柄處設有支撐塊，支撐塊高度與偏心柄高度尺寸相匹配；在切削前期、中期刀具360度旋轉，支撐塊安裝、手動桿未安裝；切削后期停車卸下支撐塊，安裝上手動桿，將刀具的偏心柄調整到遠離工件圓弧面鍋底的一側，人工推拉手動桿驅動刀具在180度(比如120度)內往復擺動，工件仍隨回轉工作臺緩慢旋轉進行切削，直到工件圓弧面鍋底中心線與刀柄中心線重和為止。

本發明針對現有多瓣體石墨坩鍋生產工藝耗材量大、生產成本高的問題進行了改進，它摒棄傳統生產工藝，將原料先鋸成幾瓣扇形截面柱體，然后通過銑圓弧面鍋底、車削環狀槽的工序挖出近似圓柱體的芯料，再將挖出芯料后的余部精車制成成品坩鍋。以上述方法挖出的芯料可用以制作另一較小規格的多瓣體石墨坩鍋，使得一個原料可“套裁”制成不同規格的多個石墨坩鍋。采用本發明方法生產多瓣體石墨坩鍋可大幅度降低原料耗費量，每個石墨坩堝所需原料可節約近2萬元左右，使生產企業通過降低成本獲得可觀的經濟收益，其優勢是不言而喻的。此外，還可以大大減少切削產生石墨粉末，有利于凈化環境。

附圖說明

圖1是本發明“套裁”原料原理示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是將切制出圓弧面鍋底的扇形截面柱體拼合后的示意圖；