CN101104221A - 硅碳棒整体烧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是以碳化硅电热元件——硅碳棒的整体烧焊技术代替硅碳棒的局部焊接技术。焊接过程中棒坯的任何部位在高温下的受热过程是相同的。整体烧焊的窑炉可以是间歇式的，也可以是隧道式的。整体烧焊气氛为非氧化气氛，整体烧焊温度为1600－2400℃，高温下的时间为10－120分钟。整体烧焊解决了局部焊接存在的棒体焊面附近应力集中及外观差的问题。采用本发明整体烧焊后的成品硅碳棒，外观好、内在质量高，使用可靠。在批量烧焊、单支棒有多个连接面和棒的总长度较短的条件下，整体烧焊式比局部焊接式的能耗相对降低。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅电热元件——硅碳棒的生产制造技术。
背景技术
碳化硅电热元件——硅碳棒是一种非金属电热元件，其种类主要包括等直径硅碳棒、粗端部硅碳棒、U型硅碳棒、山型硅碳棒、五段棒(双发热区直型硅碳棒)、螺纹棒及各种异形发热件。硅碳棒的主要结构是由发热部分与冷端部分组成，对这两大部分通过高温烧结——焊接工序而成为成品棒。目前，国内硅碳棒生产厂家多采用对连接部进行局部加热的真空焊接工艺，也有部分厂家采用气体保护的局部焊接工艺。其共同点是对棒坯的连接部位进行局部的高温下的间歇式加热——即所谓的“焊接”。这种局部焊接方式生产灵活、投资小、焊接效率基本不受棒体总长的影响，有其自身的优势。但局部焊接方式也存在着明显的不足之处，即焊接点附近外观差、有局部氧化及应力集中现象。对多焊点棒，局部焊接的不足更加明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅碳棒整体烧焊工艺，以克服局部焊接技术的不足。
本发明硅碳棒整体烧焊工艺，其特征在于将待焊接的棒坯装于匣钵内整体放置于窑炉内进行相同受热过程的高温焊接。
本发明是将待焊接的棒坯整体放置于间歇式窑炉内进行高温焊接，或者使棒坯移进式经过高温隧道窑炉的均温区完成焊接过程。棒坯的任何部位在高温下的受热过程是相同的，可一次性完成对同一支棒的多个连接面的焊接。
以下祥述本发明的具体技术方案：
1.硅碳棒整体烧焊用的窑炉：可选择公知技术方式的间歇式窑炉，也可选择连续隧道式窑炉。
间歇式窑炉，内膛以窄长型为佳，内膛横截面呈长方形、方形或圆形，内膛长度需满足被烧焊棒的最长规格。窑炉结构以梭式窑、钟罩窑、井式炉为佳。
连续隧道式窑炉，内膛截面形状可以是圆形，也可以是方形，沿长度方向分别为预热区、高温区、冷却区。
2.硅碳棒整体烧焊用窑炉的热源及加热方式：以电能、燃气两种为主。具体的加热方式有电阻式加热(如碳板、碳棒、碳管等)、感应式加热(如中频加热)、天然气和石油液化气燃烧加热。
3.硅碳棒整体烧焊的气氛：整体烧焊须是非氧化气氛下进行。真空、氢气、氮气、惰性气体均可。也可在棒体间隙或匣钵内填充和覆盖含碳的粉状材料使棒坯处于非氧化气氛。覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为70∶30～50∶50。以气体作保护气氛时，所用气体在高温下不得与硅碳棒反应而使棒性能下降。保护气体的纯度为99.99％以上。真空环境时，真空度不低于-0.085MPa。
4.硅碳棒整体烧焊温度及时间：1600-2400℃下高温恒定时间10-120分钟。采用连续隧道式窑炉整体烧焊时，高温恒定时间指棒坯经过高温区均温段的时间。优选参数为：烧焊温度1850-2150℃；高温恒定时间15-45分钟。
5.匣钵及装钵要求：在整体烧焊过程中，将棒坯置于匣钵中摆放整齐。对等径棒坯，必要时单层摆放，以免棒坯叠加受力断损。棒坯在匣钵内可以是裸装，也可以覆料装。覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为70∶30～50∶50。
匣钵材质以炭素石墨材料或耐高温陶瓷(如重结晶碳化硅、刚玉)制成。匣钵可以是长方形盒，也可以是圆管或其他形状。间歇式窑炉中，也可由以方梁、棚板、立柱组成的窑具代替匣钵摆放棒坯。
6.升降温速度：由于硅碳棒耐急热急冷性好，整体烧焊的升降温速度主要取决于窑炉及匣钵耐受温差的程度。最大升降温速度控制在400℃/分钟以内，通常在200℃/分钟以内为宜。间歇式窑炉的降温通常采用自然冷却方式。
本发明可选择上述不同的参数组合来达到整体烧焊的技术要求。
本发明的优点：
(1)棒体外观好。无局部焊接存在的焊面附近氧化白印现象。不需局部焊接方式下为改善外观目的而另加覆盖涂层的作法。
(2)棒体内在质量得到提高。整体烧焊对棒体而言不存在局部加热引起的焊面附近应力集中问题。
(3)批量性烧焊比较经济。在多连接面棒、中短长度棒进行批量性生产时，能耗比局部焊接式的相对降低。
(4)适合于各种类型硅碳棒的焊接工序采用。不仅适合于成品硅碳棒的焊接工序，也适用于硅碳棒半成品的焊接。
具体实施方式
以下结合实施例说明本发明，但不限制本发明。
实施例1：整体烧焊采用碳板加热的间歇式电阻炉，内膛尺寸为长×宽×高＝1500×500×300mm，保护气氛为99.999％的高纯氮气。5小时升温至2100℃。匣钵为长方形石墨盒，尺寸为长×宽×高＝1400×350×70mm，分三层置于炉内。低层匣钵内摆放25/500/400/38粗端棒8支，中层匣钵内装20/600/350等径棒15支，上层匣钵装U30/700/350×2/60 U型棒3支。于2100℃高温下恒定25分钟。之后停电冷却降温。冷却降温过程中继续充高纯氮气。炉温200℃以下出炉。
对整体烧焊后的棒体进行检测，其焊点牢固，主要性能指标达到现行国家机械行业标准JB/T54497-2000《硅碳棒产品质量分等》中优等品指标。
实施例2：整体烧焊采用碳管加热连续式隧道炉，内膛尺寸 直径×长度＝φ200×3500mm，炉温1900℃，内充99.999％高纯氩气作为保护气体。匣钵为石墨圆管，尺寸为Φ150×1700mm，内装30/900/350等径棒2支。匣钵经过高温区时间为20分钟。出棒后检测，性能指标达到硅碳棒行业标准要求。
实施例3：整体烧焊采用感应加热炉，内膛尺寸直径×高＝Φ400×1200mm。炉内为真空，保持真空度-0.098MPa。匣钵为石墨筒，尺寸为Φ300×1150mm，竖放25/500/400×3/60山型棒2支，20/265/430×3/64山型棒2支，30/455/250×2/60枪形棒4支。于1800℃高温下恒定15分钟。冷却后出炉检测喷铝，性能指标达到行业标准要求。
实施例4：整体烧焊采用天然气加热的梭式窑，放棒匣钵由高温耐火材料砌成，尺寸为长×宽×高＝1300×800×600mm，分层摆放棒坯及填加覆盖料，棒坯外套加保护管以防受力压弯或断裂，覆盖料的成分为黑碳化硅60％(wt)，冶金焦粉40％(wt)，粒度16#-80#。匣钵内共放置25/400/400/38粗端棒91支；对接的冷端部Φ40×640mm10支。快速升温至1850℃，高温下恒温2小时。停火后自然冷却36小时后出窑。喷铝检测，棒体性能达到行业标准要求。
Claims (8)
1.一种硅碳棒整体烧焊工艺，其特征在于将待焊接的棒坯装于匣钵内整体放置于窑炉内进行相同受热过程的高温焊接。
2.根据权利要求1所述的烧焊工艺，其特征在于烧焊温度为1600℃-2400℃，高温恒定时间为10一120分钟。
3.根据权利要求2所述的烧焊工艺，其特征在于烧焊温度为1850℃-2150℃，高温恒定时间为15-45分钟。
4.根据权利要求1所述的烧焊工艺，其特征在于烧焊气氛为非氧化气氛，可以采用保护气氛，气体纯度达99.99％以上，可以采用真空环境，真空度不低于-0.085Mpa，或者采用填充含碳覆盖料，覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为70∶30～50∶50。
5.根据权利要求1所述的烧焊工艺，其特征在于所述窑炉呈窄长型，内膛横截面呈长方形、方形或圆形，采用间歇式或连续隧道式工作方式。
6.根据权利要求5所述的烧焊工艺，其特征在于所述窑炉为连续管式隧道炉和间歇式感应加热炉。
7.根据权利要求2所述的烧焊工艺，其特征在于窑炉采用连续隧道式工作方式，高温恒定时间为棒坯经过高温区均温段的时间。
8.根据权利要求1所述的烧焊工艺，其特征在于棒坯在匣钵内可以是裸装，也可以覆料装，覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为(70～50)∶(30～50)。
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| CN102935531A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-20 | 柳州市浩瀚汽车空调部件制造有限公司 | 冷凝器芯子钎焊的方法 |
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2006
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