RU2278733C1 - Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials - Google Patents
Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278733C1 RU2278733C1 RU2004134259/03A RU2004134259A RU2278733C1 RU 2278733 C1 RU2278733 C1 RU 2278733C1 RU 2004134259/03 A RU2004134259/03 A RU 2004134259/03A RU 2004134259 A RU2004134259 A RU 2004134259A RU 2278733 C1 RU2278733 C1 RU 2278733C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ellipsoid
- splitting
- discharge chamber
- electric discharge
- products according
- Prior art date
Links
Landscapes
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и устройству для разрушения минеральных сред и других неметаллических хрупких и твердых материалов, в частности для раскалывания изделий из таких материалов как, например, стержни или куски произвольной формы из поликристаллического или некондиционного монокристаллического кремния, когда необходимо обеспечить минимальное загрязнение обрабатываемого материала примесями других материалов.The invention relates to a method and device for the destruction of mineral media and other non-metallic brittle and solid materials, in particular for splitting products from materials such as, for example, rods or pieces of arbitrary shape from polycrystalline or substandard single-crystal silicon, when it is necessary to ensure minimal contamination of the processed material with impurities other materials.
Как известно, проблема измельчения (раскалывания) стержней или кусков из поликристаллического или монокристаллического кремния до кусков оптимальных размеров (то есть удобных для загрузки в кварцевый тигель с целью последующего их расплавления) является исключительно важной в современной полупроводниковой металлургии.As you know, the problem of grinding (splitting) rods or pieces of polycrystalline or single-crystal silicon to pieces of optimal size (that is, convenient for loading into a quartz crucible for the purpose of their subsequent melting) is extremely important in modern semiconductor metallurgy.
Известен способ разрушения монолитных объектов, в первую очередь горных пород (а.с. СССР №407048, Е 21 С 37/12, опубл. 15.05.1983 г.), который включает в себя воздействие на них электрогидравлическими ударами, возникающими при высоковольтных импульсных разрядах между положительным и отрицательным электродами в жидкости, путем испарения в ней или в увлажненном сыпучем диэлектрическом материале натянутого между электродами токоведущего взрывающегося теплового элемента, например проволочки, трубки, ленточки, при пропускании импульса тока через этот элемент.A known method of destruction of monolithic objects, primarily rocks (AS USSR No. 407048, E 21 C 37/12, publ. 05/15/1983), which includes exposure to electro-hydraulic shocks that occur during high-voltage pulsed discharges between the positive and negative electrodes in a liquid, by evaporation in it or in a moistened bulk dielectric material of a current-carrying explosive thermal element stretched between the electrodes, for example a wire, tube, ribbon, by passing a current pulse through this lement.
Основным недостатком известного способа является то, что использующиеся в нем жидкость или увлажненный сыпучий материал находится в непосредственном контакте с материалом, который требуется разрушить, что в случае применения его для раскалывания изделий неизбежно создаст условия для загрязнения изделий.The main disadvantage of this method is that the liquid or moistened bulk material used in it is in direct contact with the material that needs to be destroyed, which, if applied to crack products, will inevitably create conditions for product contamination.
Кроме того, в известном способе после каждого электрического импульса требуется замена токопроводящего элемента, что усложняет процесс разрушения материалов.In addition, in the known method, after each electrical pulse, a replacement of the conductive element is required, which complicates the process of destruction of materials.
Известен также способ дробления материалов (а.с. СССР №1392717, В 02 С 19/18, 1989 г.), который включает в себя размещение материала в жидкости и воздействие на него в межэлектродном промежутке электрическими импульсными разрядами со временем нарастания амплитуды напряжения импульсного электрического разряда до пробоя меньше 5·10-6 с и энергией разрядов от 40 до 80 Дж на 1 мм межэлектродного промежутка, а также временем нарастания разрядного тока от 10-6 до 10-5 с. Межэлектродный промежуток выбирают равным или меньшим толщины изделия из обрабатываемого материала.There is also known a method of crushing materials (AS USSR No. 1392717, 02 02/19/18, 1989), which includes placing the material in a liquid and exposing it to it in the interelectrode gap by electric pulse discharges with a rise in the amplitude of the pulse voltage the electric discharge before breakdown is less than 5 · 10 -6 s and the discharge energy from 40 to 80 J per 1 mm of the interelectrode gap, as well as the rise time of the discharge current from 10 -6 to 10 -5 s. The interelectrode gap is chosen equal to or less than the thickness of the product from the processed material.
К недостаткам известного способа следует отнести, во-первых, необходимость размещения подвергаемого разрушению объекта в технологической емкости с жидкостью, которая может загрязнять материал объекта, и, во-вторых, необходимость увеличения размеров разрядного технологического реактора или значительного ограничения габаритов материалов, которые закладываются для обработки. Кроме того, при этом способе межэлектродный промежуток, как рекомендуется в отдельных случаях, должен быть меньшим толщины разрушаемого материала, что приводит к необходимости сверления шпуров. Кроме того, для осуществления подобных способов взаимодействия с разрушаемыми материалами известно устройство для очистки поверхностей от загрязнения (а.с. СССР №153827, опубл. 08.11.1968 г.), состоящее из металлической камеры-отражателя, в которую вмонтированы электроды. Внутренняя поверхность камеры-отражателя выполнена из эластичного диэлектрического материала, имеет утолщение по ободу, на внешней поверхности ее расположена рукоятка для перемещения устройства вдоль обрабатываемой поверхности, а в корпусе камеры вмонтированы трубки для подачи и отвода воды. Электроды с помощью кабелей высокого напряжения подключены к генератору импульсных токов.The disadvantages of this method include, firstly, the need to place the subject to destruction of the object in a technological container with a liquid that can contaminate the material of the object, and, secondly, the need to increase the size of the discharge technological reactor or significantly limit the dimensions of the materials that are laid for processing . In addition, with this method, the interelectrode gap, as recommended in some cases, should be less than the thickness of the material to be destroyed, which leads to the need for drilling holes. In addition, to implement such methods of interaction with destructible materials, a device is known for cleaning surfaces from contamination (AS USSR No. 153827, publ. 08/08/1968), consisting of a metal reflector chamber in which electrodes are mounted. The inner surface of the reflector chamber is made of elastic dielectric material, has a thickening along the rim, a handle is located on the outer surface for moving the device along the surface to be machined, and tubes for supplying and discharging water are mounted in the camera body. The electrodes using high voltage cables are connected to a pulse current generator.
Однако указанное известное устройство не может быть использовано для разрушения твердых пород, т.к. в нем не предусмотрено увеличение разрушающих действий ударных волн.However, this known device cannot be used for the destruction of hard rocks, because it does not provide for an increase in the destructive effects of shock waves.
Известно устройство для дробления материалов (а.с. СССР №1538928, В 02 С 19/00, опубл. 1990 г.), которое включает цилиндрическую рабочую камеру для дробления материалов с крышкой, прижатой шайбой, и днищем-поршнем, установленным на открытой сверху, заполненной жидкостью технологической емкости с электродами, подключенными к генератору импульсов.A device for crushing materials (AS USSR No. 1538928, 02 02/19, publ. 1990) is known, which includes a cylindrical working chamber for crushing materials with a cover pressed against the washer and a piston bottom mounted on an open from above, a liquid filled technological capacity with electrodes connected to a pulse generator.
Один из серьезных недостатков известного устройства заключается в том, что разрушение материала осуществляется внутри рабочей камеры, что не позволяет использовать этот процесс для объектов значительных размеров, в частности длинных стержней из поликристаллического или монокристаллического кремния. Таким образом, в настоящее время существуют определенные проблемы при осуществлении процесса разрушения, дробления и раскалывания хрупких и твердых материалов, раскрытые выше.One of the serious disadvantages of the known device is that the destruction of the material is carried out inside the working chamber, which does not allow using this process for objects of significant size, in particular long rods made of polycrystalline or single crystal silicon. Thus, at present, there are certain problems in the implementation of the process of destruction, crushing and splitting of brittle and solid materials, disclosed above.
Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков известных способов и устройств, в частности, при раскалывании изделий из таких материалов.The objective of the present invention is to overcome the disadvantages of known methods and devices, in particular, when splitting products from such materials.
Одной из задач настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые позволяют за счет увеличения амплитуды и крутизны фронта генерируемых ударных волн обеспечить раскалывание протяженных стержней из неметаллических твердых материалов на куски заданных размеров при минимальных потерях материала в виде мелкой крошки.One of the objectives of the present invention is to provide a method and device that allows, by increasing the amplitude and steepness of the front of the generated shock waves, to ensure the splitting of extended rods of non-metallic solid materials into pieces of a given size with minimal loss of material in the form of fine crumbs.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые обеспечивают раскалывание изделий из неметаллических твердых материалов без погружения изделия в жидкость, улучшая условия эксплуатации и повышая экономичность процесса.Another objective of the present invention is to provide a method and device that provides the splitting of products from non-metallic solid materials without immersing the product in a liquid, improving operating conditions and increasing the efficiency of the process.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые обеспечивают раскалывание изделий из твердых неметаллических материалов, например стержней или кусков из поликристаллического или монокристаллического кремния, без загрязнения какими-либо примесями.Another objective of the present invention is to provide a method and device that provide cracking products from solid non-metallic materials, such as rods or pieces of polycrystalline or single-crystal silicon, without contamination by any impurities.
Для достижения этих задач в настоящем изобретении предложен способ раскалывания изделия из хрупкого и твердого материала, заключающийся в воздействии на изделие электрическими импульсными разрядами, возникающими между электродами, размещенными в герметичной электроразрядной камере с жидкостью. При этом внутренняя поверхность электроразрядной камеры выполнена в виде усеченного эллипсоида вращения, в одном из фокусов которого или вблизи него внутри электроразрядной камеры располагают положительный электрод, а отрицательный электрод, с которым связывают раскалывающий инструмент, располагают с внешней стороны электроразрядной камеры во втором фокусе эллипсоида вращения или вблизи него.To achieve these objectives, the present invention provides a method for splitting an article of brittle and hard material, which consists in exposing the article to electrical impulse discharges arising between electrodes placed in a sealed electrical discharge chamber with liquid. The inner surface of the electric discharge chamber is made in the form of a truncated ellipsoid of revolution, in one of the foci of which or near it inside the electric discharge chamber there is a positive electrode, and the negative electrode with which the splitting tool is connected is located on the outside of the electric discharge chamber in the second focus of the rotation ellipsoid or near him.
При этом способе раскалывания изделие может представлять собой, в частности, стержень или кусок произвольной формы из поликристаллического или монокристаллического кремния, а указанное воздействие может осуществляться с энергией в импульсе более 0,1 кДж, при этом емкость накопителя не превышает 1 мкФ, а частота указанных электрических импульсных разрядов находится в диапазоне от 2 до 4 Гц.With this splitting method, the product can be, in particular, a rod or a piece of arbitrary shape made of polycrystalline or single-crystal silicon, and this action can be carried out with an energy of more than 0.1 kJ per pulse, while the storage capacity does not exceed 1 μF, and the frequency of these electric pulse discharges is in the range from 2 to 4 Hz.
Дополнительно в предложенном способе раскалывающий инструмент устанавливают по большой оси эллипсоида вращения так, чтобы на нем или вблизи него находился второй фокус эллипсоида вращения, а герметизацию электроразрядной камеры осуществляют путем установки в ней днища, закрепленного на эластичных подвесках, при этом раскалывающий инструмент связывают с указанным днищем.Additionally, in the proposed method, the splitting tool is installed along the major axis of the ellipsoid of rotation so that on it or near it there is a second focus of the ellipsoid of rotation, and the sealing of the electric-discharge chamber is carried out by installing a bottom fixed to elastic suspensions, and the splitting tool is connected to the specified bottom .
Еще в одном варианте настоящего изобретения предложено устройство для раскалывания изделия из хрупкого и твердого материала, содержащее электроразрядную камеру с жидкостью, положительный и отрицательный электроды, подключенные к генератору импульсных токов для осуществления электрических импульсных разрядов. При этом внутренняя поверхность электроразрядной камеры выполнена в виде усеченного эллипсоида вращения, по месту усечения которого установлено подвижное герметичное днище, положительный электрод расположен внутри электроразрядной камеры вблизи или в одном из фокусов эллипсоида вращения, а для взаимодействия с указанным изделием с внешней стороны электроразрядной камеры на подвижном днище установлен раскалывающий инструмент, образующий с указанным днищем отрицательный электрод в месте нахождения или вблизи второго фокуса эллипсоида вращения.In yet another embodiment of the present invention, there is provided a device for cracking an article of brittle and solid material, comprising an electric discharge chamber with liquid, positive and negative electrodes connected to a pulse current generator for performing electric pulse discharges. The inner surface of the electric discharge chamber is made in the form of a truncated ellipsoid of revolution, at the place of truncation of which a movable sealed bottom is installed, the positive electrode is located inside the electric discharge chamber near or in one of the foci of the ellipsoid of revolution, and to interact with the specified product from the outside of the electric discharge chamber on the movable a splitting tool is installed on the bottom, forming with the indicated bottom a negative electrode at the location or near the second focus of the ellipso ida of rotation.
Кроме того, в устройстве указанное днище выполнено в виде плиты, установленной на эластичных подвесках.In addition, in the device, said bottom is made in the form of a plate mounted on elastic suspensions.
Дополнительно, в устройстве раскалывающий инструмент установлен по большой оси эллипсоида вращения, а сечение эллипсоида вращения выполнено перпендикулярно большой оси эллипсоида вращения.Additionally, in the device, the splitting tool is installed along the major axis of the ellipsoid of revolution, and the cross section of the ellipsoid of revolution is perpendicular to the major axis of the ellipsoid of revolution.
Преимущества и достоинства настоящего изобретения будут более понятны по нижеследующему описанию предпочтительных примеров осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительный чертеж, где изображено продольное сечение устройства для раскалывания изделий, соответствующего настоящему изобретению.Advantages and advantages of the present invention will be more apparent from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawing, which shows a longitudinal section of a device for cracking products corresponding to the present invention.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения устройство для раскалывания изделий содержит корпус 1 электроразрядной камеры 2, внутренняя поверхность которой выполнена в виде усеченного эллипсоида вращения. Камера 2 заполнена жидкостью, обычно водой. Сечение корпуса 1 и, соответственно, внутреннего эллипсоида вращения может быть выполнено перпендикулярно основной оси эллипсоида, хотя, в принципе, оно может иметь и другое направление. Внутри электроразрядной камеры 2 расположен положительный электрод 3, с наружной стороны окруженный изолятором 4, выполненным, например, из полиэтилена. Электрод 3, показанный на чертеже, закреплен с помощью узла крепления в верхней части корпуса 1 посредством известных и обычных в таком случае элементов, обеспечивающих жесткое крепление и надежную герметизацию соединения указанного узла с корпусом 1. Электрод 3 размещен в камере 2 таким образом, чтобы его обращенная в эту камеру концевая часть 5 располагалась в фокусе эллипсоида вращения или вблизи него. По месту сечения корпуса 1 на нем герметично установлено подвижное днище, которое в представленном на чертеже варианте выполнено в виде жесткой плиты 6, закрепленной на эластичных кольцевых подвесках 7 к корпусу 1. Крепление подвесок 7 к корпусу 1 может быть выполнено посредством фланцевого или хомутового соединения 8. Плита 6 должна изготавливаться из твердых сплавов, а подвески 7 -,например, из эластичной вакуумной резины, обеспечивающей долговечность и надежность соединения при ударных нагрузках. С внешней стороны электроразрядной камеры 2 на плите 6 закреплен раскалывающий инструмент (концентратор) 9. Крепление концентратора 9 к плите 6 может быть выполнено путем размещения его в углублении плиты 6 и дальнейшего соединения каким-либо известным механическим способом двух жестких элементов между собой. В то же время плита 6 и инструмент 9 могут быть выполнены как единое целое в виде одного цельного элемента. Раскалывающий инструмент 9 изготовлен таким образом, чтобы его открытый конец, взаимодействующий с обрабатываемым изделием 10, мог осуществлять раскалывание, дробление или разрушение твердого и хрупкого материала, в частности поликристаллического или монокристаллического кремния.In one of the preferred embodiments of the present invention, the device for cracking products includes a housing 1 of an electric discharge chamber 2, the inner surface of which is made in the form of a truncated ellipsoid of revolution. Chamber 2 is filled with liquid, usually water. The cross section of the housing 1 and, accordingly, of the internal ellipsoid of revolution can be made perpendicular to the main axis of the ellipsoid, although, in principle, it can have a different direction. A positive electrode 3 is located inside the electric discharge chamber 2, surrounded on the outside by an insulator 4 made, for example, of polyethylene. The electrode 3 shown in the drawing is secured with a fastener in the upper part of the housing 1 by means of elements well known and conventional in that case, which provide a rigid fastening and reliable sealing of the connection of the said assembly with the housing 1. The electrode 3 is placed in the chamber 2 so that it the end portion 5 facing this chamber was located at or near the focus of the ellipsoid of revolution. In the cross section of the housing 1, a movable bottom is sealed on it, which in the embodiment shown in the drawing is made in the form of a rigid plate 6 mounted on elastic ring suspensions 7 to the housing 1. The suspension 7 can be attached to the housing 1 by means of a flange or clamp connection 8 Plate 6 should be made of hard alloys, and the suspension 7 should, for example, be made of elastic vacuum rubber, which ensures durability and reliability of the joint under shock loads. On the outside of the electric discharge chamber 2, a splitting tool (concentrator) 9 is fixed to the plate 6. The concentrator 9 can be fixed to the plate 6 by placing it in the recess of the plate 6 and further connecting two rigid elements to each other by any known mechanical method. At the same time, the plate 6 and the tool 9 can be made as a single unit in the form of a single integral element. The splitting tool 9 is made in such a way that its open end, interacting with the workpiece 10, can split, crush or break hard and brittle material, in particular polycrystalline or single-crystal silicon.
Сечение корпуса 1 и место установки его днища определяется из того, чтобы второй фокус эллипсоида вращения находился на плите 6 или на раскалывающем инструменте 9 с внешней стороны герметичной электроразрядной камеры 2. Обрабатываемые изделия 10 устанавливают под раскалывающим инструментом 9 таким образом, чтобы инструмент 9 откалывал заданный размер изделия 10. Для осуществления работы устройства по раскалыванию твердого и хрупкого материала используется известная и достаточно стандартная для подобных случаев электрическая система (не показана), которая обычно включает в себя источник тока и заряженный конденсатор, а также разрядный контур, состоящий из конденсатора, коммутатора и соединяющих проводов. С такой электрической системой связан положительный электрод 3 и узел плиты 6 с инструментом 9, выполняющий роль отрицательного электрода.The cross section of the housing 1 and the installation location of its bottom is determined so that the second focus of the rotation ellipsoid is on the plate 6 or on the splitting tool 9 from the outside of the sealed electric discharge chamber 2. The products to be processed 10 are installed under the splitting tool 9 so that the tool 9 breaks off a predetermined product size 10. For the operation of the device for cracking hard and brittle material, a well-known and fairly standard electrical system is used for such cases (not rendered), which usually includes a current source and a charged capacitor, as well as a discharge circuit consisting of a capacitor, a commutator, and connecting wires. A positive electrode 3 and a plate assembly 6 are connected to such an electrical system with a tool 9, which acts as a negative electrode.
Работа заявленных устройства и способа раскалывания изделий основана на использовании возникающих между электродами электрических разрядов взрывного характера (действенная часть которых в настоящем изобретении производится у положительного полюса) и воздействия ударной волны на раскалывающий инструмент.The operation of the claimed device and method of splitting products is based on the use of electric discharges of an explosive nature between the electrodes (the effective part of which in the present invention is produced at the positive pole) and the impact of the shock wave on the splitting tool.
Электроразрядную камеру 2 заполняют водой, а изделие 10 размещают на таком месте относительно раскалывающего инструмента 9, чтобы была отколота часть изделия заданного размера. Затем между положительным электродом 3 (анодом) и отрицательным электродом производят электрические разряды с помощью указанной электрической системы. Схематично это можно описать следующим образом. Оператор подает команду на зарядку конденсатора (сравнительно медленная операция), когда конденсатор оказывается заряженным до определенного потенциала на обкладках, срабатывает коммутатор и переводит конденсатор в режим разряда (очень быстрая операция), конденсатор разряжается (очень быстрая операция) и в разрядном промежутке электродной системы разрядной камеры происходит, по существу, электрический взрыв. Электрические разряды осуществляют с энергией в импульсе, составляющей не менее 0,1 кДж, частотой следования импульсов в диапазоне от 2 до 4 Гц, при емкости накопителя энергии не более 1 мкФ. Под энергией в импульсе понимается энергия, которая накапливается конденсатором, а затем быстро выделяется в разрядном контуре и разрядном промежутке. Вещество в канале разряда быстро (за 1-2 мкс) разогревается до температуры (15-30)×103 К, и в нем резко повышается давление. Под действием этого давления стенки канала разряда в воде раздвигаются с большой скоростью, возбуждая ударную волну в среде. При названной величине энергии разряда 0,1 кДж можно получить минимальную амплитуду импульса давления, при которой начинается образование трещин в любых по прочности минеральных материалах. Стержень или кусок поликристаллического или монокристаллического кремния любого размера будет разрушен как целое в результате воздействия большого количества импульсов, последовательно вводимых (один за другим) в зону воздействия, а его диаметр только определяет общее количество импульсов, необходимых для полного разрушения заданной зоны.The electric discharge chamber 2 is filled with water, and the product 10 is placed in such a place relative to the splitting tool 9 so that part of the product of a given size is chipped. Then, between the positive electrode 3 (anode) and the negative electrode, electrical discharges are produced using the indicated electrical system. Schematically, this can be described as follows. The operator gives a command to charge the capacitor (relatively slow operation), when the capacitor is charged to a certain potential on the plates, the switch is activated and the capacitor is in discharge mode (very fast operation), the capacitor is discharged (very fast operation) and in the discharge gap of the electrode system The chamber is essentially an electric explosion. Electric discharges are carried out with an energy per pulse of at least 0.1 kJ, a pulse repetition rate in the range from 2 to 4 Hz, with an energy storage capacity of not more than 1 μF. The energy in a pulse is understood as the energy that is accumulated by a capacitor, and then quickly released in the discharge circuit and discharge gap. The substance in the discharge channel quickly (in 1-2 μs) heats up to a temperature of (15-30) × 10 3 K, and the pressure rises sharply in it. Under the influence of this pressure, the walls of the discharge channel in water move apart at high speed, exciting a shock wave in the medium. With the aforementioned value of the discharge energy of 0.1 kJ, it is possible to obtain the minimum amplitude of the pressure pulse at which cracking begins in mineral materials of any strength. A core or piece of polycrystalline or single-crystal silicon of any size will be destroyed as a whole as a result of the action of a large number of pulses sequentially introduced (one after another) into the impact zone, and its diameter only determines the total number of pulses necessary for the complete destruction of a given zone.
По той причине, что способ основывается на использовании разрядов, имеющих длительность переднего фронта не больше 2 мкс, максимальная емкость накопителя не может быть большей 1 мкФ. Длительность переднего фронта импульса давления определяет жесткость ударного воздействия (чем меньше длительность, тем более жесткий удар). Для кристаллических минеральных сред длительность переднего фронта импульса давления больше 2 мкс не может обеспечить минимальную для эффективного разрушения жесткость. Емкость накопителя энергии больше 1 мкФ недопустима по той же причине (чем больше емкость, тем больше длительность импульса давления и его переднего фронта).For the reason that the method is based on the use of discharges having a leading edge duration of not more than 2 μs, the maximum storage capacity cannot be greater than 1 μF. The duration of the leading edge of the pressure pulse determines the stiffness of the impact (the shorter the duration, the more severe the impact). For crystalline mineral media, the duration of the leading edge of a pressure pulse of more than 2 μs cannot provide the minimum rigidity for effective fracture. The capacity of the energy storage device greater than 1 μF is unacceptable for the same reason (the larger the capacity, the longer the duration of the pressure pulse and its leading edge).
Выполнение требований относительно того, чтобы частота посылок импульсов была в пределах от 2 до 4 Гц, необходимо для того, чтобы процесс разрушения приближался к резонансному.Fulfillment of the requirements for the frequency of impulses to be in the range from 2 to 4 Hz is necessary so that the destruction process approaches the resonance one.
Разрядный канал формируется положительным электродом 3 и отрицательным электродом узла плиты 6 и инструмента 9, при его расширении возникают ударные волны, которые в верхней части эллипсоидной камеры отражаются от массивных жестких стенок с удвоением амплитуды давления в отраженных волнах. Поле давлений, создаваемое ими, через короткий промежуток времени оказывается сфокусированным во втором фокусе эллипсоида. Амплитуда волн давления здесь еще раз удваивается и передается через инструмент 9 в толщу раскалываемого стержня, возбуждая локально в сечении местные напряжения, а вслед за счет общего перемещения инструмента 9, набегающего на напряженную зону, происходит откол куска стержня заданных размеров. Очень прочные материалы могут раскалываться при многократном импульсном воздействии на стержень через инструмент, устанавливаемый в заданной зоне в одной позиции. Накопление деформаций в материале за счет суммирования дозированной энергии в конечном итоге приводит к такому же разделению, как описано выше.The discharge channel is formed by the positive electrode 3 and the negative electrode of the plate assembly 6 and tool 9, when it expands, shock waves arise, which are reflected in the upper part of the ellipsoid chamber from the massive rigid walls with a doubling of the pressure amplitude in the reflected waves. The pressure field created by them, after a short period of time, is focused in the second focus of the ellipsoid. The amplitude of the pressure waves here doubles again and is transmitted through the tool 9 to the thickness of the split rod, causing local stresses locally in the cross section, and due to the general movement of the tool 9, which runs onto the stress zone, the piece of the rod of a given size breaks off. Very durable materials can crack during repeated pulsed action on the rod through a tool installed in a given zone in one position. The accumulation of deformations in the material by summing up the dosed energy ultimately leads to the same separation as described above.
Электроразрядная камера 2 имеет жесткие, массивные стенки. Из теории ударных волн, а также теории и практики взрыва (см. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М.: Наука, 1966) известно, что при падении ударной волны на жесткую преграду происходит ее отражение с удвоением амплитуды давления на фронте.The electric discharge chamber 2 has rigid, massive walls. From the theory of shock waves, as well as the theory and practice of explosion (see Zel'dovich Ya.B., Raizer Yu.P. Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena, Moscow: Nauka, 1966), it is known that when a shock wave falls on a rigid obstacle it is reflected with a doubling of the pressure amplitude at the front.
Свойства эллипсоида вращения таковы, что возмущения с определенными параметрами (акустические, ударно-волновые, электромагнитные), возникающие в одном из фокусов, через некоторое время (скорость распространения возмущений велика), за счет многократных отражений и переизлучений, сосредотачиваются (фокусируются) во втором фокусе и имеют практически те же параметры, что имели в первом фокусе.The properties of the rotation ellipsoid are such that perturbations with certain parameters (acoustic, shock wave, electromagnetic) that arise in one of the foci, after some time (the propagation velocity of the perturbations are high), due to multiple reflections and reemissions, focus (focus) in the second focus and have almost the same parameters that they had in the first focus.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134259/03A RU2278733C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004134259/03A RU2278733C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004134259A RU2004134259A (en) | 2006-05-10 |
| RU2278733C1 true RU2278733C1 (en) | 2006-06-27 |
Family
ID=36656569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004134259/03A RU2278733C1 (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2278733C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609146C2 (en) * | 2012-09-18 | 2017-01-30 | Синьтэ Энерджи Ко., Лтд. | Device for cleaving polycrystalline silicon |
-
2004
- 2004-11-24 RU RU2004134259/03A patent/RU2278733C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2609146C2 (en) * | 2012-09-18 | 2017-01-30 | Синьтэ Энерджи Ко., Лтд. | Device for cleaving polycrystalline silicon |
| US10328434B2 (en) | 2012-09-18 | 2019-06-25 | Xinte Energy Co., Ltd | Method and apparatus for fracturing polycrystalline silicon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004134259A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guo et al. | A study of ultrasonic-aided wire electrical discharge machining | |
| RU2392422C1 (en) | Method for production of oil with help of elastic vibration energy and facility for its implementation | |
| EP0471724B1 (en) | Seismic source | |
| AU2010212878A1 (en) | Method and system for reusing materials and/or products by pulsed power | |
| CA2555476C (en) | Method for operating a fragmentation system and system therefor | |
| RU2278733C1 (en) | Method and device for cracking articles made of brittle and hard materials | |
| JP2010521682A (en) | Sample container and apparatus for electrodynamic fragmentation of samples | |
| CN104004901A (en) | Laser shock processing device and method with magnetic fields as constraint layer | |
| WO2008037949A1 (en) | Apparatus and method for electric spark peening of gas turbine components | |
| JPH0831432B2 (en) | Method for cutting small pieces without contamination of semiconductor materials, especially silicon | |
| JP2013503096A (en) | Method and system for reusing materials and / or products with pulsed power | |
| US3512384A (en) | Shaping apparatus using electric-discharge pressure | |
| US2785279A (en) | Apparatus for electrically eroding materials | |
| SE503822C2 (en) | Device at a drive for an ultrasonic sealing device | |
| RU2038151C1 (en) | Device for electrohydraulic crushing of hard bodies | |
| RU140332U1 (en) | ULTRASONIC VIBRATION SYSTEM FOR PROCESSING MATERIALS | |
| RU2013135C1 (en) | High voltage electrode for electric pulse material destruction | |
| US20170355007A1 (en) | Electrohydraulic forming apparatus | |
| CN110663290B (en) | Pulse energy generating device | |
| SU1538928A1 (en) | Device for grinding materials | |
| Zhang et al. | Investigation of shockwave produced by large volume pulsed discharge under water | |
| JPH0212319B2 (en) | ||
| RU2020193C1 (en) | Method for separation of electrolytic deposits from cathodes | |
| SU1655571A1 (en) | Device for crushing hard materials | |
| US3407637A (en) | Electrodynamic method for forming metallic workpieces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081125 |