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真空炉石墨风管是真空炉(如CVD炉、石墨化炉、烧结炉等)中用于气体运送、冷却或热交换的要害部件,其结构规划和制造工艺直接影响真空炉的密封性、耐高温性及运用寿数。以下是石墨风管的结构规划要害和制造工艺详解。
一、石墨风管的结构规划
1.根柢结构办法
真空炉石墨风管一般选用直管、弯头、三通、法兰联接 等结构,具体办法取决于真空炉的气流途径需求。常见规划包含:
单层管 :适用于一般气体运送,结构简略,成本低。
双层管 :内层用于气体活动,外层用于隔热或冷却(如水冷夹套)。
多孔管 :用于均匀散布气体(如CVD炉的进气风管)。
2.要害规划参数
参数
规划要求
内径(ID)
依据气体流量核算,避免流速过高导致湍流或堆积
壁厚
一般5~20mm,需考虑机械强度与热应力
长度
受石墨材料强度约束,一般≤3m(过长易变形)
联接办法
法兰、螺纹或石墨粘接,需确保气密性
外表处理
高纯度石墨(削减蒸腾)、抗氧化涂层(如SiC)
3.结构优化要害
热胀大补偿 :选用波纹管结构 或柔性联接 ,避免高温胀大导致开裂。
气流均匀性 :多孔规划或导流板优化,确保气体散布均匀(如CVD炉进气)。
密封规划 :法兰联接处选用石墨垫片 或金属密封圈,避免真空走漏。
支撑结构 :避免悬空过长,选用石墨或陶瓷支架分散载荷。
二、石墨风管的制造工艺
1.材料选择
高纯等静压石墨(ISO-Molded Graphite) :强度高、热导率好,适用于高温环境(如SGL、Toyo Tanso等品牌)。
抗氧化石墨 :外表涂覆SiC或ZrB?,行进抗氧化才华(适用于非彻底真空环境)。
2.加工工艺
(1)毛坯成型
等静压成型 :石墨粉+粘结剂高压成型,确保各向同性。
揉捏成型 :适用于长直管,但强度较低。
(2)机械加工
车削/铣削 :CNC机床加工内孔、法兰端面等。
钻孔 :多孔风管需精细钻孔(激光或超声加工可行进精度)。
外表抛光 :下降气体活动阻力,削减颗粒堆积。
(3)联接与组装
法兰联接 :选用高精度石墨法兰+金属螺栓紧固(需考虑热胀大差异)。
粘接工艺 :用高温石墨胶(如酚醛树脂基)粘合,但长期高温或许老化。
螺纹联接 :适用于小型风管,需防松规划。
(4)后处理
高温纯化 :在2000℃以上真空/慵懒气氛中处理,去除杂质行进纯度。
涂层处理 :喷涂SiC或Al2O2涂层,增强抗氧化性。
三、质量操控与查验
1.标准检测
卡尺/三坐标测量仪检查内径、壁厚、圆度等。
气密性查验(氦检漏或压力衰减法)。
2.功用查验
高温抗弯强度 :仿照工作温度下的机械功用。
热震试验 :快速升降温(如1000℃→室温循环)查验抗开裂性。
气流均匀性查验 (适用于多孔风管)。
四、运用事例与注意事项
1.典型运用
CVD炉 :进气风管需多孔规划,确保气体均匀散布。
石墨化炉 :冷却风管需耐高温氧化(>2000℃)。
真空烧结炉 :要求高气密性,法兰联接需严峻密封。
2.运用与保护建议
避免机械冲击 :石墨脆性高,转移时需轻拿轻放。
操控升降温速率 :建议≤5℃/min,削减热应力。
守时检查 :查询外表氧化、裂纹或联接处走漏。
真空炉石墨风管的规划需归纳考虑气流散布、热应力、密封性 ,制造工艺需确保高纯度、高精度、耐高温 。选用等静压石墨+抗氧化涂层 ,结合CNC精细加工+严峻检测 ,可大幅行进真空炉的稳定性和寿数。关于极点环境(如超高温或腐蚀性气体),可考虑C/C复合材料或陶瓷涂层 替代部分石墨结构。
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