CN218576048U - 一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，硬化支撑装置包括埚口支撑工装和埚底支撑工装，埚口支撑工装包括圆环形底板，底板上焊接有圆筒形内撑板，埚底支撑工装包括底座和垂直焊接在底座上的第一螺母座，第一螺母座中插入有连接杆，连接杆另一端套装有第二螺母座，第二螺母座上焊接有上盖。本实用新型通过埚口支撑工装支撑坩埚预制体埚口，埚底支撑工装支撑坩埚预制体埚底，在碳/碳复合材料坩埚预制体硬化过程中维持坩埚预制体的结构特性，使坩埚预制体在硬化过程中不发生变形，除适用于碳/碳复合材料坩埚预制体外，同样适用的其他形状预制体的硬化，结构设计简单合理，易于加工，成本低，便于推广使用。

Description

一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置

技术领域

本实用新型属于坩埚预制体加工技术领域，具体涉及一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置。

背景技术

碳/碳复合材料具有高强度、高模量、高尺寸稳定性、密度低、热膨胀系数小、抗热冲击、耐烧蚀等一系列优点，作为新型的耐高温结构功能一体化工程材料发展迅速。

单晶硅作为一种良好的半导体材料，是电子信息材料中的基础材料，广泛应用于国防科技、航空航天等各个领域。在制备单晶硅的过程中，需要使用坩埚提供优异的热场对单晶硅原料进行加热融化。相比于石墨坩埚，碳/碳复合材料坩埚具有显著的结构强度和使用寿命的优势，目前在单晶硅行业使用尤为广泛。

碳/碳复合材料坩埚预制体作为碳/碳复合材料坩埚中的坯体材料，其性能优劣是碳/碳复合材料坩埚性能的决定因素之一。碳/碳复合材料坩埚预制体作为制备碳/碳复合材料坩埚的坯体材料，其外观与性能均直接或间接地影响到最终坩埚的使用性能。碳/碳复合材料坩埚预制体以碳纤维布、碳纤维网胎、长丝碳纤维等为原材料，经逐层铺层、针刺而成。碳/碳复合材料坩埚预制体密度一般在0.5g/cm³以下，仍具有一定的柔韧性，在搬运或运输过程中容易发生变形。而使碳/碳复合材料坩埚预制体在一定温度下放置一段时间并冷却后，可使碳/碳复合材料坩埚预制体整体变硬，在搬运或运输过程中一般不再发生变形；但是在升温及冷却过程中，坩埚预制体会在短时间内变得更加柔软，更易变形。

因此，需要一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，避免其在硬化过程中变形。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置。该装置通过两部分相互独立的埚口支撑工装和埚底支撑工装，在碳/碳复合材料坩埚预制体升温及冷却过程中，对倒扣的坩埚预制体的口部和底部分别进行支撑，在坩埚预制体硬化过程中维持坩埚预制体的结构特性，使坩埚预制体在硬化过程中不发生变形，除适用于坩埚预制体外，同样适用的其他形状预制体的硬化，结构设计简单合理，易于加工，成本低，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述硬化支撑装置包括埚口支撑工装和埚底支撑工装，所述埚口支撑工装包括圆环形底板，所述底板上焊接有圆筒形内撑板，所述埚底支撑工装包括底座和垂直焊接在底座上的第一螺母座，所述第一螺母座中插入有连接杆，所述连接杆另一端套装有第二螺母座，所述第二螺母座上焊接有上盖。

上述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述内撑板为圆柱筒形或圆台筒形，所述底板与内撑板的夹角为90°～100°。

上述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述底座为方形钢板或圆形钢板，所述第一螺母座位于底座中心。

上述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述连接杆为两端分别加工有外螺纹的圆柱形钢材或方柱形钢材，所述第一螺母座和第二螺母座内侧设置有与连接杆外螺纹匹配的内螺纹。

上述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述上盖为球冠结构，所述球冠内侧方向的中心与第二螺母座焊接。

上述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述上盖的上部安装有供上盖旋转的把手。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过两部分相互独立的埚口支撑工装和埚底支撑工装，在碳/碳复合材料坩埚预制体升温及冷却过程中，对倒扣的坩埚预制体的口部和底部分别进行支撑，在坩埚预制体硬化过程中维持坩埚预制体的结构特性，使坩埚预制体在硬化过程中不发生变形，除适用于坩埚预制体外，同样适用的其他形状预制体的硬化，结构设计简单合理，易于加工，成本低，便于推广使用。

2、本实用新型中通过圆柱形钢材或方柱形钢材的外螺纹与第一螺母座和第二螺母座的内螺纹连接稳固，同时通过螺纹的旋紧状态调节埚底支撑工装的高度，适用于不同高度的坩埚预制体，并且通过多个不同高度的连接杆，适用更广高度范围的坩埚预制体，并适用于尺寸接近的多种规格坩埚预制体的硬化支撑。

3、本实用新型通过设置球冠结构的上盖与坩埚预制体的埚底更为契合，不会影响坩埚预制体的原有形状，通过在球冠内侧方向的中心与第二螺母座焊接保持上盖与坩埚预制体正对，提高支撑效果。

综上所述，本实用新型结构设计简单合理，通过埚口支撑工装支撑埚口，埚底支撑工装支撑埚底，使坩埚预制体在升温硬化过程中，不易发生变形，并适用于多种规格坩埚预制体或其他形状的预制体，实现成本低，适用范围广泛，便于推广使用。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型埚口支撑工装的结构示意图。

图2是图1的A处放大图。

图3是本实用新型埚底支撑工装的结构示意图。

图4是本实用新型硬化支撑装置的使用状态示意图。

附图标记说明：

1—埚口支撑工装；1-1—底板；1-2—内撑板；

2—埚底支撑工装；2-1—底座；2-2—第一螺母座；

2-3—连接杆；2-4—第二螺母座；2-5—上盖；

2-6—把手；3—坩埚预制体。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型的用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置包括埚口支撑工装1和埚底支撑工装2，所述埚口支撑工装1包括圆环形底板1-1，所述底板1-1上焊接有圆筒形内撑板1-2，所述埚底支撑工装2包括底座2-1和垂直焊接在底座2-1上的第一螺母座2-2，所述第一螺母座2-2中插入有连接杆2-3，所述连接杆2-3另一端套装有第二螺母座2-4，所述第二螺母座2-4上焊接有上盖2-5。

需要说明的是，通过两部分相互独立的埚口支撑工装1和埚底支撑工装2，在碳/碳复合材料坩埚预制体3升温及冷却过程中，对倒扣的坩埚预制体3的口部和底部分别进行支撑，维持坩埚预制体3的结构特性；通过焊接有圆筒形内撑板1-2的底板1-1组成埚口支撑工装1，与坩埚预制体3的口部契合，对坩埚预制体3的埚口进行支撑，维持坩埚预制体3的埚口状态，通过底座2-1、第一螺母座2-2、连接杆2-3、第二螺母座2-4和上盖2-5组成的埚底支撑工装2，通过在底座2-1上安装第一螺母座2-2，为支撑结构提供基础，通过在第一螺母座2-2中安装连接杆2-3并在连接杆2-3上部套装带有第二螺母座2-4的上盖2-5，对倒扣的坩埚预制体3的底部进行支撑，保持坩埚状结构，通过调节圆筒形内撑板1-2外径适用于不同开口大小的坩埚预制体3，通过调节上盖2-5的高度，使其适用于不同深度的坩埚预制体3。

需要说明的是，底板1-1与内撑板1-2均由厚度为3mm～30mm的钢板制作，内撑板1-2由钢板卷曲而成，高度为10mm～200mm。

如图1和图2所示，本实施例中，内撑板1-2为圆柱筒形或圆台筒形，所述底板1-1与内撑板1-2的夹角为90°～100°。通过控制底板1-1与内撑板1-2的夹角适用于不同埚口弧度的坩埚预制体3，不会改变坩埚预制体3的形状，并在热处理后容易取出。

如图3所示，本实施例中，底座2-1为方形钢板或圆形钢板，所述第一螺母座2-2位于底座2-1中心。通过将第一螺母座2-2位于底座2-1中心增强稳定性。

需要说明的是，底座2-1由厚度为3mm～30mm的钢板制作。

如图3所示，本实施例中，连接杆2-3为两端分别加工有外螺纹的圆柱形钢材或方柱形钢材，所述第一螺母座2-2和第二螺母座2-4内侧设置有与连接杆2-3外螺纹匹配的内螺纹。通过圆柱形钢材或方柱形钢材的外螺纹与第一螺母座2-2和第二螺母座2-4的内螺纹连接稳固，同时通过螺纹的旋紧状态调节埚底支撑工装2的高度，适用于不同高度的坩埚预制体3，并且通过多个不同高度的连接杆2-3，适用于更广高度范围的坩埚预制体3。

需要说明的是，圆柱形钢材或方柱形钢材的直径或边长为5mm～50mm，外螺纹的公称直径为M5～M50，外螺纹的加工长度为30mm～300mm，第一螺母座2-2和第二螺母座2-4的高度为30mm～300mm，内螺纹的数据与外螺纹对应。

如图3所示，本实施例中，上盖2-5为球冠结构，所述球冠内侧方向的中心与第二螺母座2-4焊接。通过球冠结构与坩埚预制体3的埚底更为契合，不会影响坩埚预制体3的原有形状，通过在球冠内侧方向的中心与第二螺母座2-4焊接保持上盖2-5与坩埚预制体3正对，提高支撑效果。

需要说明的是，球冠的球面半径小于或等于坩埚内侧表面球面半径，球冠的底面半径大于坩埚埚底切口圆的半径，球冠的厚度为1mm～20mm。

如图3和图4所示，本实施例中，上盖2-5的上部安装有供上盖2-5旋转的把手2-6。对底部具有切口圆的坩埚预制体3进行支撑时，通过把手2-6旋转微调上盖2-5的高度，使上盖2-5外表面与坩埚预制体3的内表面充分接触，提高支撑效果。

需要说明的是，把手2-6宽度小于坩埚埚底切口圆的直径。

如图4所示，实际使用时，将埚口支撑工装1放入坩埚预制体3的埚口内，使坩埚预制体3的埚口截面与埚口支撑工装1的底板1-1充分接触，然后根据坩埚预制体3的高度，调节埚底支撑工装2中连接杆2-3两侧外螺纹的旋入深度，再将调节好的埚底支撑工装2放入升温硬化设备指定位置，然后将坩埚预制体3连同埚口支撑工装1自上至下放入升温硬化设备中埚底支撑工装2的位置，并使埚底支撑工装2的中心与坩埚预制体3的中心基本处于同一直线，最后微调埚底支撑工装2上盖2-5的把手2-6，使埚底支撑工装2的上盖2-5与坩埚预制体3的内表面充分接触后进行升温硬化，再在升温硬化并冷却后，先将坩埚预制体3连同埚口支撑工装1自下至上取出，之后再将埚口支撑工装1从坩埚预制体3的埚口中取出，得到硬化后的坩埚预制体3。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述硬化支撑装置包括埚口支撑工装(1)和埚底支撑工装(2)，所述埚口支撑工装(1)包括圆环形底板(1-1)，所述底板(1-1)上焊接有圆筒形内撑板(1-2)，所述埚底支撑工装(2)包括底座(2-1)和垂直焊接在底座(2-1)上的第一螺母座(2-2)，所述第一螺母座(2-2)中插入有连接杆(2-3)，所述连接杆(2-3)另一端套装有第二螺母座(2-4)，所述第二螺母座(2-4)上焊接有上盖(2-5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述内撑板(1-2)为圆柱筒形或圆台筒形，所述底板(1-1)与内撑板(1-2)的夹角为90°～100°。

3.根据权利要求1所述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述底座(2-1)为方形钢板或圆形钢板，所述第一螺母座(2-2)位于底座(2-1)中心。

4.根据权利要求1所述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述连接杆(2-3)为两端分别加工有外螺纹的圆柱形钢材或方柱形钢材，所述第一螺母座(2-2)和第二螺母座(2-4)内侧设置有与连接杆(2-3)外螺纹匹配的内螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述上盖(2-5)为球冠结构，所述球冠内侧方向的中心与第二螺母座(2-4)焊接。

6.根据权利要求1所述的一种用于碳/碳复合材料坩埚预制体的硬化支撑装置，其特征在于，所述上盖(2-5)的上部安装有供上盖(2-5)旋转的把手(2-6)。

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