真空爐石墨件的調(diào)試是保證設(shè)備安全、高效運(yùn)行的要害步驟,需結(jié)合其資料特性(脆性、導(dǎo)電性、熱脹大)與真空高溫環(huán)境的要求,進(jìn)行體系化的查看與測(cè)驗(yàn)。以下是具體的調(diào)試要求及操作指南:
一、調(diào)試前預(yù)備
資料與東西清單
檢測(cè)東西:數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度0.01mm)、紅外測(cè)溫儀(±1℃)、兆歐表(≥500V)、氦質(zhì)譜檢漏儀。
防護(hù)用品:防塵口罩、耐高溫手套、護(hù)目鏡。
記載表格:尺度誤差表、電阻測(cè)驗(yàn)表、真空度變化曲線圖。
環(huán)境條件
環(huán)境溫度:20±5℃,濕度≤60%RH(防止石墨吸潮導(dǎo)致電阻反常)。
清潔度:無(wú)粉塵、油污(石墨件外表需用酒精擦洗后晾干)。
二、石墨件裝置調(diào)試
1.尺度與形位公差驗(yàn)證
檢測(cè)項(xiàng) 答應(yīng)誤差 檢測(cè)辦法
外形尺度 ±0.5mm(要害合作面±0.2mm) 三坐標(biāo)丈量機(jī)或高精度卡尺
平面度 ≤0.1mm/m 光學(xué)平晶+塞尺
孔位同心度 ≤Φ0.05mm 芯棒通規(guī)檢測(cè)
2. 電氣銜接查看
電阻測(cè)驗(yàn):
運(yùn)用微歐計(jì)丈量相鄰石墨件直接觸電阻(應(yīng)≤5mΩ,電流100A下壓降<0.5V)。
整體發(fā)熱體電阻與規(guī)劃值誤差≤±5%(如規(guī)劃為0.1Ω,實(shí)測(cè)需在0.095-0.105Ω間)。
絕緣測(cè)驗(yàn):
石墨件與爐體間絕緣電阻≥10MΩ(500V兆歐表測(cè)驗(yàn))。
3.熱脹大空隙預(yù)留
長(zhǎng)度1m的石墨立柱,升溫至1500℃時(shí)脹大量ΔL=7.5mm,需在裝置時(shí)預(yù)留≥8mm空隙。
三、真空體系聯(lián)調(diào)
靜態(tài)真空測(cè)驗(yàn)
要點(diǎn)檢測(cè)石墨件銜接處、電極引進(jìn)端密封圈。
動(dòng)態(tài)真空測(cè)驗(yàn)
升溫至800℃,調(diào)查石墨件放氣對(duì)真空度的影響。
答應(yīng)短期壓力動(dòng)搖,但需在30分鐘內(nèi)恢復(fù)至基線。
四、溫度控制調(diào)試
1.空載升溫測(cè)驗(yàn)
階段 參數(shù)要求 監(jiān)控要點(diǎn)
低溫段(<500℃) 升溫速率≤10℃/min 電阻變化率(ΔR/R2≤2%)
中溫段(500-1200℃) 溫度均勻性≤±10℃(9點(diǎn)測(cè)溫法) 紅外熱像儀檢測(cè)局部過(guò)熱
高溫段(>1200℃) 穩(wěn)態(tài)動(dòng)搖≤±5℃(PID自整定后) 石墨件氧化痕跡(外表顏色變灰白)
2.帶載工藝模仿
負(fù)載類型:
均勻負(fù)載:鋪放規(guī)范試樣(如SiC板),驗(yàn)證溫度散布(ΔT≤15℃)。
偏心負(fù)載:?jiǎn)蝹?cè)加載20%額定重量,測(cè)驗(yàn)支撐結(jié)構(gòu)變形量(≤0.2mm)。
熱循環(huán)測(cè)驗(yàn):
完結(jié)3次室溫→目標(biāo)溫度→室溫循環(huán),查看石墨件裂紋(浸透探傷或目視)。
五、安全保護(hù)功用驗(yàn)證
保護(hù)項(xiàng) 觸發(fā)條件 預(yù)期動(dòng)作
過(guò)流保護(hù) 電流>額定值120% 0.1秒內(nèi)堵截主電源
超溫保護(hù) 溫度>設(shè)定值+50℃ 關(guān)閉加熱,啟動(dòng)應(yīng)急冷卻
真空失效保護(hù) 壓力>10Pa持續(xù)10秒 中止工藝,充入惰性氣體(N2/Ar)
六、調(diào)試問(wèn)題與對(duì)策
常見(jiàn)問(wèn)題 原因剖析 處理辦法
升溫時(shí)電阻反常跳變 接觸面氧化或螺栓松動(dòng) 拆解后打磨接觸面,涂改導(dǎo)電膏(含銀30%)
真空度無(wú)法達(dá)標(biāo) 石墨件微孔隙漏氣 浸漬真空密封劑(如呋喃樹脂)
溫度均勻性差 發(fā)熱體功率散布不合理 調(diào)整多區(qū)功率配比(參閱FEA熱場(chǎng)模仿成果)
石墨件外表粉化 高溫氧化或化學(xué)腐蝕 增加SiC涂層(CVD法,厚度50-100μm)
七、調(diào)試后文檔與訓(xùn)練
調(diào)試報(bào)告
包含尺度檢測(cè)數(shù)據(jù)、真空曲線、溫度均勻性熱像圖、保護(hù)功用測(cè)驗(yàn)記載。
操作訓(xùn)練
要點(diǎn)講解石墨件脆性操作忌諱(如禁止敲擊、驟冷驟熱)。
保護(hù)方案
每500小時(shí)查看石墨件電阻增長(zhǎng)(答應(yīng)≤10%)、每1000小時(shí)全面探傷。
八、進(jìn)階調(diào)試(可選)
紅外熱像儀校準(zhǔn):建立石墨發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)(不同溫度下ε值對(duì)應(yīng)表)。
應(yīng)力監(jiān)測(cè):粘貼高溫應(yīng)變片(耐溫1500℃),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱應(yīng)力散布。
AI預(yù)測(cè)保護(hù):收集歷史調(diào)試數(shù)據(jù),訓(xùn)練模型預(yù)測(cè)石墨件壽命。
通過(guò)以上體系化調(diào)試,可保證真空爐石墨件在高溫、真空環(huán)境下的可靠性與工藝一致性。對(duì)于特殊使用(如半導(dǎo)體級(jí)單晶成長(zhǎng)),建議增加原位拉曼光譜檢測(cè)石墨晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。