CN114457428A - 一种拆装式钨钼筒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拆装式钨钼筒，属于金属材料技术领域，包括：若干拼装单元和固定装置；所述拼装单元之间相互组装围合形成筒壁；拼装单元包括：至少三层钨钼层，钨钼层包括：从外到内依次叠加设置的第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层，第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层上均设有加强筋，加强筋使第一钨钼层与第二钨钼层之间，以及第二钨钼层与第三钨钼层之间留有间距；固定装置依次穿透第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层，实现三层钨钼层的固定连接；拼装单元与炉膛内部固定连接。本发明通过在钨钼层内部和外部设置方向不同的加强筋，可增强整个钨钼层的整体强度，所以在高温下基本不变形，使其热场温度保持稳定，热场寿命大增。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种拆装式钨钼筒。
背景技术
材料是中国四大产业之一，包括有机高分子材料、复合材料、金属材料及无机非金属材料。粉末冶金技术作为金属材料制造的一种，以其不可替代的独特优势与其它制造方法共同发展，粉末冶金相对其它冶金技术来说具有：成本低、加工余量少、原料利用率高、能生产多孔材料等其它方法不能生产或着很难生产的材料等优势。粉末冶金是制取金属粉末以及将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合料成型和烧结来制取粉末冶金材料或粉末冶金制品的技术。粉体成形是粉体材料制备工艺的基本工序，模具是实现粉体材料成形的关键工艺装备。
坩埚是化学仪器的重要组成部分，它是熔化和精炼金属液体以及固液加热、反应的容器，是保证化学反应顺利进行的基础。而钨钼筒是坩埚设备中的重要组成部件。现有技术下，是将钨钼组装好之后进行运输，到达使用场地进行直接使用，由于钨钼材料较脆，在运输过程中易发生折断、破碎等情况。
另外，21世纪以来蓝宝石单晶行业发展迅速，单晶产业的壮大给钨钼行业带来了发展计划。但是单晶炉内温度2100℃，这么高的温度使炉膛内隔热屏层寿命不高。
隔热层报废的主要原因是不断升温降温，使得钨钼材料不能完全同步膨胀或收缩，造成严重变形，隔热层的变形直接导致热场温度不均匀，因此必须报废。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种拆装式钨钼筒。
本发明采用的技术方案为：一种拆装式钨钼筒，包括：若干拼装单元和固定装置；所述拼装单元之间相互组装围合形成筒壁；
所述拼装单元包括：至少三层钨钼层，
所述钨钼层包括：从外到内依次叠加设置的第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层，
所述第一钨钼层、所述第二钨钼层、所述第三钨钼层上均设有加强筋，
所述加强筋使所述第一钨钼层与所述第二钨钼层之间，以及第二钨钼层与所述第三钨钼层之间留有间距；
所述固定装置依次穿透所述第一钨钼层、所述第二钨钼层、所述第三钨钼层，实现三层钨钼层的固定连接。
进一步地，所述拼装单元包括第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元；
所述第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元中，沿筒身周向，所述第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层错位设置，
所述第一钨钼层的一侧端面与同侧的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第一凸起，
所述第一钨钼层的另一侧端面与同侧的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第一凹槽；
所述第一拼装单元、第二拼装单元中，所述第一钨钼层的顶部端面与同顶部的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第二凸起，
所述第二拼装单元、第三拼装单元中，所述第一钨钼层的底部端面与同底部的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第二凹槽；
所述第一凸起与所述第一凹槽咬合，所述第二凸起与所述第二凹槽咬合，拼装整体形成筒体结构，
其中，所述第三拼装单元位于筒体最上层，所述第一钨钼层顶部与第二钨钼层和第三钨钼层的顶部齐平，
所述第一拼装单元位于筒体最下层，所述第一钨钼层底部与第二钨钼层和第三钨钼层的底部齐平；
所述第二拼装单元位于所述第一拼装单元和所述第三拼装单元之间。
更进一步地，所述固定装置的形状与订书针相同，且所述固定装置对拼装单元固定时，采用订书针固定方式。
更进一步地，一个所述拼装单元上的所述固定装置至少设有6个，所述固定装置均匀分布在所述拼装单元上。
更进一步地，所述加强筋包括：若干第一压筋组、若干第二压筋组、若干翻边、若干锥形凸起；
所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的圆弧外侧面上，均设有若干相互平行的第一压筋组，
所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的圆弧内侧面上，均设有若干相互平行的第二压筋组，
其中，所述第一压筋组和第二压筋组交叉设置；
所述翻边分别设置在所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的边缘处；
所述锥形凸起固定设置在所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的外侧面上；
其中，所述加强筋的设置方式为若干第一压筋组、若干第二压筋组、若干翻边、若干锥形凸起中的一种或多种。
更进一步地，所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的形状为弧形、方形中的任意一种。
更进一步地，所述拼装单元组成的筒体为圆柱形、方形球形中任意一种。
更进一步地，所述拼装单元与炉膛内部通过螺栓连接，所述螺栓分别穿过第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层与炉膛固定连接。
本发明的有益效果：
1、本发明采用固定装置将钨钼层进行固定，利用拆转单元之间的凸起和凹槽和实现相互之间的拼装，且易于拆除，由于模块化设计可以实现快速装配，能快速安装所以发货时可以是分散的零件运输，运输成本更低，运输风险也更小。
2、本发明通过在钨钼层内部和外部设置方向不同的加强筋，可增强整个钨钼层的整体强度，所以在高温下基本不变形，使其热场温度保持稳定，热场寿命大增。
3、在单晶炉内需要有温度梯度，所以钨钼复合筒的寿命也时有一梯度变化的，传统的保温筒一但有一区域变形或破损整套筒就报废，必须更换。而拆装式钨钼筒模块话结构可以针对性的更换高温区的几个模块即可。
4、本方案设计的钨钼筒应用范围广泛，可以实用的热场有；立式炉、卧式炉、电弧炉、电子束炉、焊接炉、3D打印保护罩、熔炼炉、单晶炉、粒子加速器等；且钨钼筒的形式可以是：方炉、圆柱炉、球形炉、异形炉等；其拼接方式可以；任意等分、或不等份拼接；加强形式；可以翻边加强、大面还可以有任意形状加强筋、点状加强、线状加强，异形加强。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的立体结构示意图；
图2是本发明实施例的拼装单元外侧结构示意图；
图3是本发明实施例的拼装单元内侧结构示意图；
图4是本发明实施例的侧面剖切结构示意图；
图5是本发明实施例的俯视方向剖切结构示意图。
附图标记：
1为第一钨钼层，2为第二钨钼层，3为第三钨钼层，4为固定装置，5为第一压筋组，6为第二压筋组，7为第一凸起，8为第一凹槽，9为第二凸起，10为第二凹槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1至图5，如图1至图5所示，一种拆装式钨钼筒，包括：若干拼装单元和固定装置4；所述拼装单元之间相互组装围合形成筒壁；
所述拼装单元包括：至少三层钨钼层，
所述钨钼层包括：从外到内依次叠加设置的第一钨钼层1、第二钨钼层2、第三钨钼层3，
所述第一钨钼层1、所述第二钨钼层2、所述第三钨钼层3上均设有加强筋，
所述加强筋使所述第一钨钼层1与所述第二钨钼层2之间，以及第二钨钼层2与所述第三钨钼层3之间留有间距；
所述固定装置4依次穿透所述第一钨钼层1、所述第二钨钼层2、所述第三钨钼层3，实现三层钨钼层的固定连接；
所述拼装单元与炉膛内部固定连接。
需要说明的是，本方案设计的钨钼筒可以实用的热场有；立式炉、卧式炉、电弧炉、电子束炉、焊接炉、3D打印保护罩、熔炼炉、单晶炉、粒子加速器等；
对将拼装单元的形状不做限定，例如可以拼接成：方炉、圆柱炉、球形炉、异形炉等；其拼接方式可以为任意等分、或不等份拼接；在强度方面为了避免变形采用加强筋，加强形式；可以翻边加强、大面还可以有任意形状加强筋、点状加强、线状加强，异形加强。
另外，本发明的主要发明点在于四个方面：
第一方面，围绕拼装展开；
1、模块化设计可以实现快速装配，正因为能快速安装所以发货时可以是分散的零件运输，运输成本更低，运输风险也更小。
2、因为模块化的设计，此保温筒的高度可以是变动的，可以根据需要给出任意高度。如果所需要的高度不是单块高度的整数倍，我们可以随时拿出一层切割到所需高度。
3、在单晶炉内需要有温度梯度，所以钨钼复合筒的寿命也时有一梯度变化的，传统的保温筒一但有一区域变形或破损整套筒就报废，必须更换。而拆装式钨钼筒模块话结构可以针对性的更换高温区的几个模块即可。所以拆装式钨钼筒结构的使用极大的降低热场使用成本，这将会极大的推动单晶行业的发展。
4、传统的钨钼筒，在单晶炉装配中往往会出现因为吊装碰到热场内的其他部件，可以造成其他部件的损坏或造成钨钼筒的自身损坏，这是单晶炉装配中难以杜绝的意外损失。本研发项目的钨钼复合筒可以单片安装，因为单品的重量小体积小就可以有效的杜绝碰坏别的部件或碰伤钨钼复合筒自身。
第二方面围绕热膨胀展开：
因为热场内所有装配都要在室温下进行，而拉单晶时最高温度要2100摄氏度，材料热(线)膨胀系数α(1/K)钨4.6×10^(-6)，[20～590℃],钼4.9×10^(-6)。由此可以看出钨钼的膨胀系数不一致，钨钼复合筒在高温下必定相互受力。传统钨钼复合筒往往会因为钨钼之间的相互拉力产生变形。
1、本项目研发的钨钼复合筒因为是拼装形式，所以有多个装配间隙，因此在膨胀过程中多个间隙可以有效释放膨胀量。
2、本项目研发的钨钼复合筒因为是层层拼装形式，在热场中即使有温度梯度也不会一个区域膨胀大一个区域膨胀小，钨片本身不易产生拉力或钼片本身也不会产生拉力。本身每一个拼装单元的温度差会更小，其中自身膨胀产生的变形应力与传统的膨胀应力相比可以忽略不记。
3、因为多片拼接，在高温时利用膨胀使其拼接缝隙减小，从而使其隔热效果更好，传统的钨钼符合筒低温隔热好，高温就变形，一但变形隔热就会大幅度下降。这样形成鲜明对比，拆装式钨钼筒高温隔热更好。
第三方面围绕强度展开：
同样的厚度用料，拆装式钨钼筒强度是传统钨钼复合筒的4倍到6倍，原因在拆装式钨钼筒拼装单元都周围都压有加强筋。例如同样厚的铁板不能有大称重，但是将同样厚的铁板折成角钢强度会是原来承重能力的数十倍之多。
第四方面围绕热场温度分部展开：
1、因为单晶炉内的热量分布使需要有温度梯度的，传统的钨钼复合筒因为是整体的，钨钼的自身导热非常好，钨的导热率是1.73W/(cm*℃)，20℃，钼的导热率是：1.38W/(cm*℃)20℃。所以传统的钨钼复合筒形成温度梯度很难。拆装式钨钼筒因为是一个单元一个单元拼装式的，单元和单元的温度传导很小，20摄氏度时钨钼的接触传导是本体23％，随着温度的升高这个比例还会进一步下降，这给单晶炉带来的好处是巨大的。
2、热场温度分部通常从上向下的60％处温度最高，因为传统钨钼复合筒的导热巨大，使得钨钼复合筒的上延下延都有很高的温度。上下延的高温很容易造成上下端屏变形，破坏热场的温度稳定性。拆装式钨钼筒则不会将从上向下的60％处高温区的温度传导到端屏上，间接的保护了端屏。连锁式的反应，上端屏温度低了之后籽晶杆的寿命可以很大程度的提高，降低籽晶杆断裂后砸锅的风险。
本发明的一实施例中，所述拼装单元包括第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元；
所述第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元中，沿筒身周向，所述第一钨钼层1、第二钨钼层2、第三钨钼层3错位设置，
所述第一钨钼层1的一侧端面与同侧的所述第二钨钼层2和第三钨钼层3的端面之间，形成第一凸起7，
所述第一钨钼层1的另一侧端面与同侧的所述第二钨钼层2和第三钨钼层3的端面之间，形成第一凹槽8；
所述第一拼装单元、第二拼装单元中，所述第一钨钼层1的顶部端面与同顶部的所述第二钨钼层2和第三钨钼层3的端面之间，形成第二凸起9，
所述第二拼装单元、第三拼装单元中，所述第一钨钼层1的底部端面与同底部的所述第二钨钼层2和第三钨钼层3的端面之间，形成第二凹槽10；
所述第一凸起7与所述第一凹槽8咬合，所述第二凸起9与所述第二凹槽10咬合，拼装整体形成筒体结构，
其中，所述第三拼装单元位于筒体最上层，所述第一钨钼层1顶部与第二钨钼层2和第三钨钼层3的顶部齐平，
所述第一拼装单元位于筒体最下层，所述第一钨钼层1底部与第二钨钼层2和第三钨钼层3的底部齐平；
所述第二拼装单元位于所述第一拼装单元和所述第三拼装单元之间
需要说明的是，钨钼筒通过拼接式的方式进行组装，在具体实施时，可以任意等分，或不等分的拼装，根据实际拼装形状进行确定。
本发明的一实施例中，所述固定装置4的形状与订书针相同，且所述固定装置4对拼装单元固定时，采用订书针固定方式。
本发明的一实施例中，一个所述拼装单元上的所述固定装置4至少设有6个，所述固定装置均匀分布在所述拼装单元上。
本发明的一实施例中，所述加强筋包括：若干第一压筋组5、若干第二压筋组6、若干翻边、若干锥形凸起；
所述第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3的圆弧外侧面上，均设有若干相互平行的第一压筋组5，
所述第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3的圆弧内侧面上，均设有若干相互平行的第二压筋组6，
其中，所述第一压筋组5和第二压筋组6交叉设置；
所述翻边分别设置在所述第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3的边缘处；
所述锥形凸起固定设置在所述第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3的外侧面上；
其中，所述加强筋的设置方式为若干第一压筋组5、若干第二压筋组6、若干翻边、若干锥形凸起中的一种或多种。
需要说明的是，加强筋的形式；可以翻边加强、可以为任意形状在端面加强、可以点状加强、可以线状加强，还可以异形加强。
其中，第一压筋组、第二压筋组、锥形凸起，均为镂空设计，即为在钨钼层的另一面设有与第一压筋槽、第二压筋槽、锥形槽。
本发明的一实施例中，所述第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3的形状为弧形、方形中的任意一种。
本发明的一实施例中，所述拼装单元组成的筒体为圆柱形、方形球形中任意一种。
其中，根据钨钼层的形状可试下方炉、圆柱炉、球形炉、异形炉等形状的组装。
本发明的一实施例中，所述拼装单元与炉膛内部通过螺栓连接，所述螺栓分别穿过第一钨钼层1、第二钨钼层2和第三钨钼层3与炉膛固定连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种拆装式钨钼筒，其特征在于，包括：若干拼装单元和固定装置；所述拼装单元之间相互组装围合形成筒壁；
所述拼装单元包括：至少三层钨钼层，
所述钨钼层包括：从外到内依次叠加设置的第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层，
所述第一钨钼层、所述第二钨钼层、所述第三钨钼层上均设有加强筋，
所述加强筋使所述第一钨钼层与所述第二钨钼层之间，以及第二钨钼层与所述第三钨钼层之间留有间距；
所述固定装置依次穿透所述第一钨钼层、所述第二钨钼层、所述第三钨钼层，实现三层钨钼层的固定连接。
2.根据权利要求1所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述拼装单元包括第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元；
所述第一拼装单元、第二拼装单元和第三拼装单元中，沿筒身周向，所述第一钨钼层、第二钨钼层、第三钨钼层错位设置，
所述第一钨钼层的一侧端面与同侧的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第一凸起，
所述第一钨钼层的另一侧端面与同侧的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第一凹槽；
所述第一拼装单元、第二拼装单元中，所述第一钨钼层的顶部端面与同顶部的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第二凸起，
所述第二拼装单元、第三拼装单元中，所述第一钨钼层的底部端面与同底部的所述第二钨钼层和第三钨钼层的端面之间，形成第二凹槽；
所述第一凸起与所述第一凹槽咬合，所述第二凸起与所述第二凹槽咬合，拼装整体形成筒体结构，
其中，所述第三拼装单元位于筒体最上层，所述第一钨钼层顶部与第二钨钼层和第三钨钼层的顶部齐平，
所述第一拼装单元位于筒体最下层，所述第一钨钼层底部与第二钨钼层和第三钨钼层的底部齐平；
所述第二拼装单元位于所述第一拼装单元和所述第三拼装单元之间。
3.根据权利要求1所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述固定装置的形状与订书针相同，且所述固定装置对拼装单元固定时，采用订书针固定方式。
4.根据权利要求3所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，一个所述拼装单元上的所述固定装置至少设有6个，所述固定装置均匀分布在所述拼装单元上。
5.根据权利要求1所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述加强筋包括：若干第一压筋组、若干第二压筋组、若干翻边、若干锥形凸起；
所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的圆弧外侧面上，均设有若干相互平行的第一压筋组，
所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的圆弧内侧面上，均设有若干相互平行的第二压筋组，
其中，所述第一压筋组和第二压筋组交叉设置；
所述翻边分别设置在所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的边缘处；
所述锥形凸起固定设置在所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的外侧面上；
其中，所述加强筋的设置方式为若干第一压筋组、若干第二压筋组、若干翻边、若干锥形凸起中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层的形状为弧形、方形中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述拼装单元组成的筒体为方炉、圆柱炉、球形炉、异形炉中任意一种。
8.根据权利要求1所述的拆装式钨钼筒，其特征在于，所述拼装单元与炉膛内部通过螺栓连接，所述螺栓分别穿过第一钨钼层、第二钨钼层和第三钨钼层与炉膛固定连接。
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| CN202210090383.0A CN114457428A (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种拆装式钨钼筒 |
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Citations (4)
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| JP2011127150A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | タングステンモリブデン合金製ルツボとその製造方法、およびサファイア単結晶の製造方法 |
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2022
- 2022-01-26 CN CN202210090383.0A patent/CN114457428A/zh active Pending
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