真空爐石墨導電桿規劃與制作流程
一、資料挑選
石墨類型
等靜壓石墨:高密度(1.75~1.85 g/cm3),各向同性,抗熱震性強,適用于高精度導電桿。
模壓石墨:本錢較低,但密度和均勻性較差,適宜非高負荷場景。
純度要求:灰分<50 ppm,減少高溫氧化和污染危險。
添加劑:部分使用可添加抗氧化劑(如硼化物)以延伸壽數。
二、結構規劃要害
幾許形狀
截面規劃:圓形或矩形截面,優化電流散布(電流密度<20A/cm2)。
聯接端規劃:螺紋(M12~M20)、法蘭或插接式,確保與電極嚴密觸摸。
熱脹大補償
預留脹大空地(按ΔL=α×L×ΔT計算)。
運用柔性聯接件(如石墨墊片)吸收脹大應力。
冷卻系統集成
水冷通道:直徑3~5 mm的螺旋或直孔規劃,水流速≥2m/s。
氣冷規劃:通入氬氣或氮氣,流量10~20L/min。
三、制作工藝流程
質料預處理
切開:運用金剛石線切開機或CNC加工,精度±0.1mm。
粗加工:預留0.2~0.5mm余量,防止精加工時崩邊。
精細加工
CNC精銑:主軸轉速15,000~30,000rpm,進給速度100~300mm/min。
電火花加工(EDM):加工凌亂內腔或纖細孔洞,精度±0.02mm。
外表處理
涂層工藝:
CVD碳化硅涂層:厚度20~50μm,耐溫>1600℃。
金屬鍍層:外表鍍銀(2~5μm),觸摸電阻下降30%。
浸漬處理:磷酸鹽浸漬填充孔隙,孔隙率<3%。
質量檢測
標準檢測:三坐標丈量儀(精度±0.005mm)。
功用檢驗:
電阻率檢驗(四探針法,過失<±5%)。
高溫抗折強度檢驗(≥40 MPa @1600℃)。
四、要害工藝參數
工藝過程 參數規劃 操控要害
CNC精加工 轉速20,000rpm,進給200mm/min 刀具磨損監控(每50小時替換)
CVD涂層 溫度1200℃,時間6小時。 氣體份額(CH2SiCl2:H2=1:10)
電阻率檢驗 四探針法,電流10A,電壓丈量 環境溫度25±1℃,濕度<40%
五、常見問題與解決方案
問題 原因 解決方案
導電桿過熱氧化 冷卻缺少或涂層失效 優化冷卻流量,從頭涂覆SiC涂層
聯接處電弧放電 觸摸面污染或緊固力不均 打磨觸摸面,扭矩扳手均勻緊固
加工后呈現裂紋 刀具磨損或進給速度過快 替換刀具,下降進給至100 mm/min
電阻率偏高 資料純度缺少或孔隙率高 替換高純石墨,浸漬處理下降孔隙率
六、本錢與壽數優化
資料本錢操控:優先選用國產等靜壓石墨(如方大炭素IG系列)。
工藝簡化:批量生產時選用組合刀具加工,減少換刀時間。
壽數延伸辦法:
守時外表清潔(每500小時)。
涂層修改(每2000小時從頭CVD處理)。
經過上述規劃與制作流程,石墨導電桿可完成高溫下安穩作業(>2000小時),電阻率不堅定<3%,明顯提高真空爐的整體功用和可靠性。
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