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真空炉石墨支架头的结构规划需统筹高温安稳性、机械强度、热均匀性和抗热震性,一起考虑装置便利性和使用寿命。以下是合理的结构规划要点及优化计划:
1.根本结构规划准则
(1) 材料挑选
    高纯等静压石墨(密度≥1.80g/cm3):
    低孔隙率、高热导率(80~120W/m·K),抗热冲击性强。
    抗氧化涂层(可选):
    表面涂覆SiC或ZrB2,削减高温氧化损耗。
(2) 几何形状优化
    整体结构:圆柱形/锥形底座:保证与炉体接触面安稳,涣散应力。
    多段式规划:分段结构(如螺纹衔接)下降热应力会集。
接触面规划:
    凹槽/卡口:与被支撑工件(如石墨坩埚)匹配,防止滑动。
    散热孔:对称开孔削减热阻,防止局部过热。
2.要害规划参数
(1) 尺寸匹配
    直径与高度比(D/H):引荐1:1.5~1:2(过高易失稳,过矮散热差)。
    壁厚:主体壁厚≥15mm(支撑高温负载时需≥20mm)。
(2) 热胀大补偿
    空隙预留:动态工况下,预留0.5~1mm胀大空隙(防止热胀卡死)。
    柔性衔接:使用石墨纤维垫片或波纹结构吸收变形。
3.抗热震规划
(1) 防止尖角
    圆角过渡(R≥5mm):一切棱角处倒圆,削减应力会集。
    突变截面:截面改变区域采用滑润过渡(如锥度≤30°)。
(2) 热场均匀性
    对称布局:多支架头时,圆周均布(如3~4个/组),保证暖流对称。
    热屏蔽规划:内部嵌入钼片或碳毡,反射辐射热(适用于>2000℃工况)。
4.机械强度验证
(1) 静态负载计算:安全系数≥3 
(2) 动态振荡剖析
    模态剖析:防止固有频率与炉体振荡频率重合(如50~100Hz)。
5.装置与保护优化
(1) 模块化规划
    快拆结构:螺纹或卡扣衔接,便于更换损坏部件。
    标号对齐:符号装置视点,保证热场重复性。
(2) 保护友好性
    自清洁斜面:接触面规划倾角(≥10°),防止积灰或金属沉积。
6. 引荐规划事例
锥形螺纹支架头 (适用于半导体设备):
    原料:等静压石墨(IG-110)+SiC涂层。
    结构:锥度1:5,M12螺纹衔接,底部散热孔×4。
    寿命:>2000小时@1600℃。
    通过以上规划,石墨支架头可在高温、高负载工况下实现长寿命、低保护 的目标。实践使用中需结合热仿真(如ANSYS)和 实践工况测验 进一步优化。

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