CN116604163A - 一种碳化硅炉及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化硅炉及其焊接工艺，该碳化硅炉包括炉体、安装在炉体上的炉盘及盖在炉盘上的盖板，炉盘与盖板之间设有隔水条，隔水条、炉盘、盖板均为导电材料，隔水条与炉盘之间的接触面采用氩弧焊方式焊接固定，炉盘上设有安装槽，盖板容置在安装槽内并与隔水条相抵接，隔水条与盖板之间的接触面采用电阻焊方式熔合焊接固定。上述碳化硅炉通过隔水条与盖板之间采用电阻焊方式熔合连接，两者的接触面连接紧密，从而去除了传统技术在盖板上的开孔的问题，避免了传统技术焊接后由于焊缝缺陷而导致渗水的现象发生。

Description

一种碳化硅炉及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及碳化硅炉电阻焊技术领域，具体涉及一种碳化硅炉及其焊接工艺。

背景技术

电阻焊是利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应，将其加热到熔化或者塑性状态，使之形成金属结合的一种方法，焊接时，不需要填充焊料，因此相比钎焊，电阻焊具有更环保、更低成本及更高的焊接强度。

碳化硅炉是一种用于碳化硅单晶生长的设备，设备采用物理气相传输法(PVT法)，并采用感应线圈加热的方式将生长腔体内部加热至2600℃，石墨坩埚中的碳化硅粉末在该温度下升华，然后在碳化硅籽晶上凝结成体单晶。目前碳化硅炉的炉顶盘及炉底盘均设有冷却水腔，在冷却水腔内通入冷却水，以对炉顶盘或炉底盘进行冷却，以保护炉顶盘或炉底盘上的仪表或者设备。

以炉底盘为例，炉底盘包括底盘本体、隔水条及盖板，通过隔水条的作用，在底盘本体内形成冷却水通道，以延长冷却水在冷却水腔内的停留时间。目前隔水条与盖板之间的连接工艺是采用手工氩弧焊+塞焊的方式，其操作步骤为：先将隔水条焊接在底盘本体上，盖上盖板，再通过塞焊方式先在盖板上开孔，然后通过手工氩弧焊方式焊接隔水条，使盖板与隔水条固定，以上工艺中包含一些接头的处理，在此不再赘述。然而上述技术中由于塞焊孔径较小，在进行手工氩弧焊焊接时会出现虚焊，导致实际隔水条与盖板、底盘本体之间连接不紧密，会导致有渗水的现象发生，而且不锈钢产品在手工氩弧焊焊接时需要背部保护，工序较繁琐，手工氩弧焊+塞焊的操作步骤对焊工技能要求比较高，员工需要上岗培训后，才能慢慢胜任此岗位，从而导致生产效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种碳化硅炉，解决上述传统的问题，其隔水条与盖板之间采用电阻焊方式熔合连接，两者的接触面连接紧密，从而去除了在盖板上的开孔，避免了传统技术焊接后由于焊缝缺陷而导致渗水的现象发生。

本发明目的之二在于提供一种该碳化硅炉的焊接工艺，其操作简单，不需要很高的焊接技能，上岗培训基本操作就能胜任此岗位，从而使产品能够批量生产，生产效率大大地提高。

本发明目的之一采用如下技术方案实现：

一种碳化硅炉，包括炉体、安装在所述炉体上的炉盘及盖在所述炉盘上的盖板，所述炉盘与所述盖板之间设有隔水条，所述隔水条、炉盘、盖板均为导电材料，所述隔水条与所述炉盘之间的接触面采用氩弧焊方式焊接固定，所述炉盘上设有安装槽，所述盖板容置在所述安装槽内并与所述隔水条相抵接，所述隔水条与所述盖板之间的接触面采用电阻焊方式熔合焊接固定。

优选地，所述炉盘为炉顶盘和/或炉底盘。

优选地，所述隔水条与所述炉盘之间的接触面设有多个角焊缝，所述角焊缝的长度为15mm~20 mm，各所述角焊缝之间的间隔为100~120mm。

优选地，所述隔水条包括第一水条、第二水条及第三水条，所述第一水条、第二水条、第三水条在所述炉盘的内腔内形成隔水通道。

优选地，所述第一水条为弧状结构且位于所述炉盘的中部，所述第二水条设于所述第一水条的开口处且与所述炉盘的内壁相抵接，所述第三水条的两端分别与所述第一水条、炉盘的内壁相抵接，且所述第三水条在所述第二水条的延长线上。

优选地，所述隔水条、炉盘、盖板均为304L不锈钢材料。

优选地，所述隔水条的厚度为20mm~50 mm；所述盖板的厚度为20mm~50 mm。

优选地，所述电阻焊的焊接电压为0.5~2.2kA。

本发明目的之二采用如下技术方案实现：

一种焊接工艺，包括如下步骤：

S1：将隔水条放置在炉盘对应的位置上，然后采用氩弧焊方式，以角焊缝方法对隔水条与炉盘之间的接触面进行间隔焊接定位，得到第一部件；

S2：将盖板盖上第一部件上，并确定隔水条在盖板上的位置，再采用电阻焊方式，对标注位置进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

S3：采用氩弧焊方式，对盖板与炉盘之间的连接处进行密封焊接，最后装配在炉体上。

优选地，在步骤S2中，在盖上盖板前，采用鹰眼扫描系统，扫描隔水条在第一部件上的位置，然后将扫描到的位置图传输到自动焊接设备上，再将盖板盖上第一部件上，再采用电阻焊自动焊接设备，根据位置图进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

或者，将盖板盖上第一部件上，并采用画笔在盖板上标注隔水条的位置，然后采用电阻焊自动焊接设备，确定隔水条的标注位置，对标注位置进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的碳化硅炉通过隔水条与盖板之间采用电阻焊方式熔合连接，两者的接触面连接紧密，从而去除了传统技术在盖板上的开孔的问题，避免了传统技术焊接后由于焊缝缺陷而导致渗水的现象发生。

附图说明

图1为本发明的隔水条在炉盘内的结构布设图；

图2为本发明的隔水条与炉盘、盖板之间焊接后的剖视图。

图中：10、炉盘；11、安装槽；12、角焊缝；20、盖板；30、隔水条；31、第一水条；32、第二水条；33、第三水条。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

如图1和图2所示，一种碳化硅炉包括炉体、安装在炉体上的炉盘10及盖在炉盘10上的盖板20，炉盘10与盖板20之间设有隔水条30，隔水条30、炉盘10、盖板20均为导电材料，隔水条30与炉盘10之间的接触面采用氩弧焊方式焊接固定，炉盘10上设有安装槽11，盖板20容置在安装槽11内并与隔水条30相抵接，隔水条30与盖板20之间的接触面采用电阻焊方式熔合焊接固定。

可理解地，先将隔水条30采用氩弧焊方式与炉盘10进行定位，再采用电阻焊方式，对盖板20与隔水条30进行焊接固定，使盖板20与隔水条30的接触面采用熔合，连接紧密，由于不需要在盖板20上的开孔，可以避免了传统技术焊接后由于焊缝缺陷而导致渗水的现象发生。

在其中一实施例中，炉盘10为炉顶盘和/或炉底盘。即碳化硅炉的炉顶盘或炉底盘可以根据设备要求，选择其中一个或者两个都采用该方式进行焊接处理。

在本实施例中，隔水条30与炉盘10之间的接触面设有多个角焊缝12，角焊缝12的长度为15mm~20 mm（如图2），各角焊缝12之间的间隔为100~120mm。即采用角焊缝12的方法，以氩弧焊方式将隔水条30定位在炉盘10内，并使隔水条30与炉盘10的接触面紧密连接。在另一些实施例中，角焊缝12的长度为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等，各角焊缝12之间的间隔为100 mm、105mm、110mm、115mm、120mm等，根据具体产品尺寸，进行设定，在此不再赘述。

再图1，隔水条30包括第一水条31、第二水条32及第三水条33，第一水条31、第二水条32、第三水条33在炉盘10的内腔内形成隔水通道。其中，第一水条31为弧状结构且位于炉盘10的中部，第二水条32设于第一水条31的开口处且与炉盘10的内壁相抵接，第三水条33的两端分别与第一水条31、炉盘10的内壁相抵接，且第三水条33在第二水条32的延长线上。根据隔水通道的通水路径，进行对应的设置，以延长冷却水在冷却水腔内的停留时间。

在本实施例中，隔水条30、炉盘10、盖板20均为304L不锈钢材料。在另一些实施例中，隔水条30、炉盘10、盖板20等设备还可以为其他的不锈钢材料，如201不锈钢材料。

在其中一实施例中，隔水条30的厚度为20mm~50 mm，如20mm、23mm、25mm、28mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm等；盖板20的厚度为20mm~50 mm，如20mm、23mm、25mm、28mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm等。其中，电阻焊的焊接电压为0.5~2.2kA，如0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.2等，根据隔水条30和盖板20的厚度选择，以使两者的熔合更佳。可选的，电阻焊的焊接电压为1.0~1.8kA。

本发明还提供一种焊接工艺，将隔水条30、盖板20装配在炉盘10上，具体的该焊接工艺包括如下步骤：

S10：并根据图纸要求，在炉盘10、盖板20上开设对应的孔位，以确保没有碎屑进入水道；采用压缩空气对炉盘10、盖板20的表面吹扫干净；

S1：将隔水条30放置在炉盘10对应的位置上，然后采用氩弧焊方式，以角焊缝12方法对隔水条30与炉盘10之间的接触面进行间隔焊接定位，得到第一部件；其中，以角焊缝12的方法间隔焊接定位，角焊缝12的长度为15mm~20 mm，各角焊缝12之间的间隔为100~120mm，隔水条30包括第一水条31、第二水条32及第三水条33，第一水条31为弧状结构且位于炉盘10的中部，第一水条31需要预先根据图纸要求，弯折到对应的弧度；第二水条32设于第一水条31的开口处且与炉盘10的内壁相抵接，第三水条33的两端分别与第一水条31、炉盘10的内壁相抵接，且第三水条33在第二水条32的延长线上，隔水条30的结构及位置如图1所示；

S2：将盖板20盖上第一部件上，并确定隔水条30在盖板20上的位置，再采用电阻焊方式，对标注位置进行电阻焊接，使盖板20与隔水条30的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；其中，隔水条30的厚度为20mm~50 mm；盖板20的厚度为20mm~50 mm；电阻焊的焊接电压为0.5~2.2kA。

在上述步骤中，可以采用以下两种方式，确定隔水条30在盖板20上的位置。

第一种方式：在盖上盖板20前，采用鹰眼扫描系统，扫描隔水条30在第一部件上的位置，然后将扫描到的位置图传输到自动焊接设备上，再将盖板20盖上第一部件上，再采用电阻焊自动焊接设备，根据位置图进行电阻焊接，使盖板20与隔水条30的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

第二种方式：将盖板20盖上第一部件上，并采用画笔在盖板20上标注隔水条30的位置，然后采用电阻焊自动焊接设备，确定隔水条30的标注位置，对标注位置进行电阻焊接，使盖板20与隔水条30的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

以上电阻焊的方式，需要在焊接前，将下电极与第一部件接触，以便于电阻焊自动焊接设备在焊接过程，能够在接触通电后，盖板20与隔水条30发生熔合焊接。

S3：采用氩弧焊方式，对盖板20与炉盘10之间的连接处进行密封焊接，最后装配在炉体上。

其中，需要对盖板20上的焊接处进行打磨，并且对隔水通道进行水压测试，测试方法为：压力6kgf/cm²（0.6MP）下，2小时无泄漏。其中，在盖板20上设有通水孔（图未示）。

上述焊接工艺操作简单，不需要很高的焊接技能，上岗培训基本操作就能胜任此岗位，从而使产品能够批量生产，生产效率大大地提高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种碳化硅炉，包括炉体、安装在所述炉体上的炉盘及盖在所述炉盘上的盖板，所述炉盘与所述盖板之间设有隔水条，其特征在于，所述隔水条、炉盘、盖板均为导电材料，所述隔水条与所述炉盘之间的接触面采用氩弧焊方式焊接固定，所述炉盘上设有安装槽，所述盖板容置在所述安装槽内并与所述隔水条相抵接，所述隔水条与所述盖板之间的接触面采用电阻焊方式熔合焊接固定。

2.根据权利要求1所述的碳化硅炉，其特征在于，所述炉盘为炉顶盘和/或炉底盘。

3.根据权利要求1所述的碳化硅炉，其特征在于，所述隔水条与所述炉盘之间的接触面设有多个角焊缝，所述角焊缝的长度为15mm~20 mm，各所述角焊缝之间的间隔为100~120mm。

4.根据权利要求1所述的碳化硅炉，其特征在于，所述隔水条包括第一水条、第二水条及第三水条，所述第一水条、第二水条、第三水条在所述炉盘的内腔内形成隔水通道。

5.根据权利要求4所述的碳化硅炉，其特征在于，所述第一水条为弧状结构且位于所述炉盘的中部，所述第二水条设于所述第一水条的开口处且与所述炉盘的内壁相抵接，所述第三水条的两端分别与所述第一水条、炉盘的内壁相抵接，且所述第三水条在所述第二水条的延长线上。

6.根据权利要求1所述的碳化硅炉，其特征在于，所述隔水条、炉盘、盖板均为304L不锈钢材料。

7.根据权利要求1所述的碳化硅炉，其特征在于，所述隔水条的厚度为20mm~50 mm；所述盖板的厚度为20mm~50 mm。

8.根据权利要求7所述的碳化硅炉，其特征在于，所述电阻焊的焊接电压为0.5~2.2kA。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的碳化硅炉的焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将隔水条放置在炉盘对应的位置上，然后采用氩弧焊方式，以角焊缝方法对隔水条与炉盘之间的接触面进行间隔焊接定位，得到第一部件；

S2：将盖板盖上第一部件上，并确定隔水条在盖板上的位置，再采用电阻焊方式，对标注位置进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

S3：采用氩弧焊方式，对盖板与炉盘之间的连接处进行密封焊接，最后装配在炉体上。

10.根据权利要求9所述的焊接工艺，其特征在于，在步骤S2中，在盖上盖板前，采用鹰眼扫描系统，扫描隔水条在第一部件上的位置，然后将扫描到的位置图传输到自动焊接设备上，再将盖板盖上第一部件上，再采用电阻焊自动焊接设备，根据位置图进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件；

或者，将盖板盖上第一部件上，并采用画笔在盖板上标注隔水条的位置，然后采用电阻焊自动焊接设备，确定隔水条的标注位置，对标注位置进行电阻焊接，使盖板与隔水条的接触面进行间隔焊接定位，得到第二部件。