CN102424519A - 异型石英玻璃管生产方法 - Google Patents

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孔敏
王友军
王鑫
王佳佳
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Abstract

本发明公开了一种异型石英玻璃管生产方法，异型石英玻璃管包括大径部分和小径部分，大径部分与小径部分之间通过变径部分连接，包括步骤：选择直径与所述异型石英玻璃管的大径部分相当的石英玻璃管装到玻璃车床上，将石英玻璃管需要加工为小径部分和变径部分的部位持续加热到软化温度，利用开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下成型到所需尺寸，之后进行退火处理。成本低、操作简单、加工精度高、生产效率高。

Description

异型石英玻璃管生产方法
技术领域
本发明涉及一种石英玻璃生产工艺，尤其涉及一种异型石英玻璃管生产方法。
背景技术
石英玻璃广泛应用于光纤通讯、微电子、电子半导体、太阳能、航天和激光与新型光源等技术领域。随着半导体产业的快速发展，其高端产品-化合物半导体制造业也随之迅速发展。目前，垂直梯度凝固法/垂直布里奇曼法(VGFNB)以其良好的技术和产业特点已成为生产砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)单晶的主要方法。异型石英玻璃管是与该工艺配套使用的一种消耗性材料，依据生产的化合物晶体尺寸不同其规格、尺寸各异。众所周知，石英玻璃因其软化温度和熔化温度极高(1730℃以上)，高温黏度极大，因此传统的整形方法实现异型石英玻璃管的成型难度大且不能完成尺寸的精确加工。
异型石英玻璃包括大径部分和小径部分，大径部分与小径部分之间通过变径部分连接，变径部分由于承重承压，要求尺寸精度高。现有技术中，此类异型石英制品传统的加工工艺一般为两种，以加工一种异型石英玻璃(6英寸)管分别进行说明：
一种是利用简单的石墨托板整形，如图1所示：
石英玻璃管在氢、氧焰加热下，利用石墨托板逐步整形出所需要的形状。所用气体材料：氢气，168M3，氧气，84M3，气体成本约1540元/支。整形加工时间：4小时，每天每台二次整形床加工数量：2支。因使用石墨托板逐步整形，因此整形部位管面存在波纹状凹凸不平，此方法加工出的成品尺寸精度为±1-2mm，达不到客户要求。
另一种是利用整体的石墨模具进行加工，如图2所示：
石英玻璃管在氢、氧焰加热后达到软化，即刻移走火焰，通过整个石墨模具使之成型。所用气体材料：氢气，196M3，氧气，98M3，气体成本约1800元/支。整形加工时间：6小时，每天每台二次整形床加工数量：1.3支。由此可见，此种方法由于软化后靠模，间断性加热，只能频繁移动石墨模具进行操作，气体及石墨消耗量大，成本高，效率底下。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、操作简单、加工精度高、生产效率高的异型石英玻璃管生产方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的异型石英玻璃管生产方法，所述异型石英玻璃管包括大径部分和小径部分，大径部分与小径部分之间通过变径部分连接，包括步骤：
选择直径与所述异型石英玻璃管的大径部分相当的石英玻璃管装到玻璃车床上，将石英玻璃管需要加工为小径部分和变径部分的部位持续加热到软化温度，利用开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下成型到所需尺寸，之后进行退火处理。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的异型石英玻璃管生产方法，由于利用开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下成型到所需尺寸，成本低、操作简单、加工精度高、生产效率高。
附图说明
图1为现有技术一的异型石英玻璃管生产方法的示意图；
图2为现有技术二的异型石英玻璃管生产方法的示意图；
图3为本发明实施例提供的异型石英玻璃管生产方法的示意图。
图中：1、玻璃车床(热工车床)床头，2、三爪卡盘，3、石英玻璃管，4-1、石墨托板，4-2、整体石墨模具，4-3、开放式石墨模具，5、氢氧气控制操作台(温度调节)，6、玻璃车床导轨，7、氢氧气燃烧火焰，8、辅助燃烧火焰。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的异型石英玻璃管生产方法，其较佳的具体实施方式如图1所示：
所述异型石英玻璃管包括大径部分和小径部分，大径部分与小径部分之间通过变径部分连接，包括步骤：
选择直径与所述异型石英玻璃管的大径部分相当的石英玻璃管装到玻璃车床上，将石英玻璃管需要加工为小径部分和变径部分的部位持续加热到软化温度，利用开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下成型到所需尺寸，之后进行退火处理。
在加工过程中，可以对所述变径部分进行辅助加热。
所述开放式石墨模具包括开放式型腔，所述开放式型腔的径向尺寸小于或等于整体型腔的径向尺寸的1/2。具体开放式型腔的径向尺寸可以为整体型腔的径向尺寸的1/2～1/3。
所述加热可以用氢氧焰加热。
本发明采用合适尺寸的石英玻璃管，利用氢氧焰为热源，将石英管在需要加工成型的部位持续加热到软化温度，通过玻璃车床、利用1/3～1/2的开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下直接成型到所需尺寸，成型为成品，最后经退火处理。大大节约了传统工艺中气体和材料的消耗；极大减少了加工过程的工作量；大幅度提高了加工的尺寸精确和生产效率。
仍以加工一种异型石英玻璃(6英寸)管进行说明：
本发明气体用量：氢气，104M3，氧气，52M3。气体成本约900元/支。整形加工时间：1.5小时，每天每台二次整形床加工数量：5支。由此可见，由于开放式石墨模具的使用，便于辅助加热，气体及石墨消耗很低，同时石英管表面质量优良，尺寸精度大大提高，达到±0.2mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种异型石英玻璃管生产方法，所述异型石英玻璃管包括大径部分和小径部分，大径部分与小径部分之间通过变径部分连接，其特征在于，包括步骤：
选择直径与所述异型石英玻璃管的大径部分相当的石英玻璃管装到玻璃车床上，将石英玻璃管需要加工为小径部分和变径部分的部位持续加热到软化温度，利用开放式石墨模具将软化的石英玻璃管在持续加热的条件下成型到所需尺寸，之后进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的异型石英玻璃管生产方法，其特征在于，在加工过程中，对所述变径部分进行辅助加热。
3.根据权利要求2所述的异型石英玻璃管生产方法，其特征在于，所述开放式石墨模具包括开放式型腔，所述开放式型腔的径向尺寸小于或等于整体型腔的径向尺寸的1/2。
4.根据权利要求3所述的异型石英玻璃管生产方法，其特征在于，所述开放式型腔的径向尺寸为整体型腔的径向尺寸的1/2～1/3。
5.根据权利要求1至4任一项所述的异型石英玻璃管生产方法，其特征在于，所述加热用氢氧焰加热。
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