一种制作石英坩埚用模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种制作石英坩埚用模具，包括金属水冷外套、石墨圈和石墨内胆，特点是所述金属水冷外套内部为两种不同直径的圆筒连接，所述外套内部设计成端口带有内螺纹的环形台阶形式，所述石墨圈为带有外螺纹的环形圈；所述石墨圈外径与所述石墨内胆上端环外径一致，内径与石墨内胆内径一致；所述石墨内胆上端外侧设置有与金属外套配套的环形结构，所述石墨内胆通过所述环形台阶配套设置在金属水冷外套内，所述石墨圈通过螺纹嵌入金属水冷外套内。本实用新型专利技术有效减少了石英坩埚内表面不良异物发生率，并且改善生产环境，提高模具使用效率，从而降低生产成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于拉制太阳能单晶硅棒的石英坩埚的制造领域，特别涉及一种石英坩埚熔融用新型模具。
技术介绍
石英玻璃坩埚是拉制太阳能 单晶硅棒的重要辅件。在石英坩埚的制作过程中，一般采用电弧高温熔融法生产石英坩埚。即在旋转的石墨模具的腔体内倒入高纯度的石英砂，并采用刮砂成型工具成型，使石英砂均布在石墨模具的腔体内表面形成石英坩埚坯体。然后将石墨电极伸入腔体内，通入电流使石墨电极放出高温电弧对坯体进行灼烧，经过一定熔融时间后石英砂坯体形成石英坩埚毛坯，再经切割洗净等处理后完成石英坩埚的制作。因为石墨具有耐高温、强度高、可塑性好、耐热震性好等特殊性质，所以其中所用模具为闻纯度的石墨材料加工制成。传统1旲具一般为全石墨结构，主要结构有两种一种为石墨底座连接石墨圈的结构，其中石墨圈与石墨底座有相同的内外径；另一种为石墨内胆、石墨外套和石墨圈组合的结构，石墨内胆放置于石墨外套内部，两者通过螺纹连接，再将带有内螺纹的石墨圈与石墨内胆连接，其中石墨圈内径与石墨内胆内径一致，最终形成内部具有石英坩埚外形的石墨腔体结构。石墨模具在使用过程中由于冷却时间长而模具容易氧化，模具氧化产生的灰尘会掉入熔融作业时的模具内造成石英坩埚内表面产生黑点不良，严重时会直接造成坩埚的报废。另外石墨模具使用时消耗量大也对生产成本造成很大压力。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统石墨模具氧化严重和消耗量大的不足，提供一种制作石英坩埚用新型模具。本技术采用的技术方案是一种制作石英坩埚用模具，包括金属水冷外套、石墨圈和石墨内胆，其特征在于所述金属水冷外套内部为两种不同直径的圆筒连接，所述外套内部设计成端口带有内螺纹的环形台阶形式，所述石墨圈为带有外螺纹的环形圈；所述石墨圈外径与所述石墨内胆上端环外径一致，内径与石墨内胆内径一致；所述石墨内胆上端外侧设置有与金属外套配套的环形结构，所述石墨内胆通过所述环形台阶配套设置在金属水冷外套内，所述石墨圈通过螺纹嵌入金属水冷外套内，所述金属水冷外套底部设置有进水孔和出水孔；所述石墨圈上端水平面设置有定位孔；所述石墨内胆除去突出环形部分外的筒壁及底部均设置有排气孔。进一步，本技术所述的两种不同直径的圆筒连接的连接处至水冷外套上端的高度是石墨内胆突出部分高度与石墨圈高度之和。本技术所述制作石英坩埚用模具还包括一种与上述模具配套使用的装卸工具，所述装卸工具带有与石墨圈定位孔位置及数目相同的定位销。本技术使用时，先将金属水冷外套安装在熔融机的模具承载小车上，然后将石墨内胆放入金属外套内，再将石墨圈装入金属外套内，并用装卸工具使石墨圈与水冷外套的螺纹紧密衔接。组装完毕后即可以开始熔融试作。本技术的有益效果体现在1、采用本技术所述水冷模具后，因可以进行冷却速度的调节，对石墨圈和石墨内胆的氧化有很大的抑制效果，可以有效地减少在气流作用下废灰进入模具内造成石英坩埚内表面小的点状异物的发生率；同时，金属水冷外套使用后也可以节约大量的石墨外套，对降低生产成本有很大的促进作用；2、采用本技术的金属水冷外套包裹石墨内胆和石墨圈的设计方式后，石墨构件部分减少了和空气的接触，及时的水冷降温又减少了石墨内胆及石墨圈在高温状态下的时间，因此减缓了石墨内胆及石墨圈的氧化，提闻了它们的使用寿命；3、石英坩埚熔融完成后，需待模具冷却后才能取出，相对于传统石墨模具的自然冷却方式，水冷模具冷却更快，有效地减少了产品制作时间，对提高生产效率有很大的帮助；4、石英坩埚熔融过程中，环境温度非常高，不利现场于作业人员，水冷模具可有效减少热辐射，改善现场作业环境；5、本技术所述水冷模具相对于传统石墨模具操作更简便，作业强度更低，在更换石墨圈时不需要像传统模具一样将石墨圈和石墨内胆全部取出再进行替换和安装，只需将石墨圈替换即可，相对传统模具更省时省力；6、对螺纹部分也进行通水冷却，可防止金属外套的螺纹在高温下变形，可提高金属外套的使用寿命。附图说明图I是本技术模具的结构示意图。具体实施方式参考图I，一种制作石英坩埚用模具，包括金属水冷外套I、石墨圈2和石墨内胆3，其特征在于所述金属水冷外套I内部为两种不同直径的圆筒连接，所述外套内部设计成端口带有内螺纹的环形台阶形式，所述石墨圈2为带有外螺纹的环形圈；所述石墨圈2外径与所述石墨内胆3上端外径一致，内径与石墨内胆3内径一致；所述石墨内胆3上端外侧设置有与金属外套配套的环形结构，所述石墨内胆3通过所述环形台阶配套设置在金属水冷外套I内，所述石墨圈2通过螺纹嵌入金属水冷外套I内，所述金属水冷外套I底部设置有进水孔6和出水孔7 ;所述石墨圈上端水平面设置有定位孔5 ;所述石墨内胆除去突出环形部分外的筒壁及底部均设置有排气孔4。进一步，本技术所述的两种不同直径的圆筒连接的连接处至水冷外套上端的高度是石墨内胆3突出部分高度与石墨圈2高度之和。本技术所述石英坩埚用模具还包括一种与上述模具配套使用的装卸工具，所述装卸工具带有与石墨圈定位孔位置及数目相同的定位销。本技术使用时，先将金属水冷外套I安装在熔融机的模具承载小车上，然后将石墨内胆3放入金属外套I内，再将石墨圈2装入金属外套I内，并用装卸工具使石墨圈2与水冷外套I的螺纹紧密衔接。组装完毕后即可以开始熔融试作。本说明书实施所述的内容仅仅是对专利技术构思的实现形式的列举，本技术的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本技术的保护范围也涉及于本领域技术人员根据本专利技术构思所能够想到的等同技术手段。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制作石英坩埚用模具，包括金属水冷外套、石墨圈和石墨内胆，其特征在于所述金属水冷外套内部为两种不同直径的圆筒连接，所述外套内部设计成端口带有内螺纹的环形台阶形式，所述石墨圈为带有外螺纹的环形圈；所述石墨圈外径与所述石墨内胆上端环外径一致，内径与石墨内胆内径一致；所述石墨内胆上端外侧设置有与金属外套配套的环形结构，所述石墨内胆通过所述环形台阶配套设置在金属水冷外套内，所述石墨圈通过螺纹嵌入金属水冷外套内，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘百明，周勇，涂永文，吴伟华，李常国，
申请(专利权)人：杭州先进石英材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：