專利名稱：硅碳棒整體燒焊工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳化硅電熱元件一硅碳棒的生產(chǎn)制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
碳化硅電熱元件一硅碳棒是一種非金屬電熱元件，其種類主要包括等直徑硅
碳棒、粗端部硅碳棒、u型硅碳棒、山型硅碳棒、五段棒(雙發(fā)熱區(qū)直型硅碳棒)、
螺紋棒及各種異形發(fā)熱件。硅碳棒的主要結(jié)構(gòu)是由發(fā)熱部分與冷端部分組成，對這兩 大部分通過高溫?zé)Y(jié)一焊接工序而成為成品棒。目前，國內(nèi)硅碳棒生產(chǎn)廠家多采用 對連接部進行局部加熱的真空焊接工藝，也有部分廠家采用氣體保護的局部焊接工 藝。其共同點是對棒坯的連接部位進行局部的高溫下的間歇式加熱一一即所謂的"焊 接"。這種局部焊接方式生產(chǎn)靈活、投資小、悍接效率基本不受棒體總長的影響，有 其自身的優(yōu)勢。但局部焊接方式也存在著明顯的不足之處，即焊接點附近外觀差、有 局部氧化及應(yīng)力集中現(xiàn)象。對多焊點棒，局部焊接的不足更加明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硅碳棒整體燒焊工藝，以克服局部焊接技 術(shù)的不足。
本發(fā)明硅碳棒整體燒焊工藝，其特征在于將待焊接的棒坯裝于匣缽內(nèi)整體放置于 窯爐內(nèi)進行相同受熱過程的高溫焊接。
本發(fā)明是將待焊接的棒坯整體放置于間歇式窯爐內(nèi)進行高溫焊接，或者使棒坯移
進式經(jīng)過高溫隧道窯爐的均溫區(qū)完成焊接過程。棒坯的任何部位在高溫F的受熱過程 是相同的，可-次性完成對同一支棒的多個連接面的焊接。
以下祥述本發(fā)明的具體技術(shù)方案 1.硅碳棒整體燒焊用的窯爐可選擇公知技術(shù)方式的間歇式窯爐，也可選擇連 續(xù)隧道式窯爐。
間歇式窯爐，內(nèi)膛以窄長型為佳，內(nèi)膛橫截面呈長方形、方形或圓形，內(nèi)膛長度 需滿足被燒焊棒的最長規(guī)格。窯爐結(jié)構(gòu)以梭式窯、鐘罩窯、井式爐為佳。
連續(xù)隧道式窯爐，內(nèi)膛截面形狀可以是圓形，也可以是方形，沿長度方向分別為 預(yù)熱區(qū)、高溫區(qū)、冷卻區(qū)。
2. 硅碳棒整體燒焊用窯爐的熱源及加熱方式以電能、燃氣兩種為主。具體的 加熱方式有電阻式加熱(如碳板、碳棒、碳管等)、感應(yīng)式加熱(如中頻加熱)、天然 氣和石油液化氣燃燒加熱。
3. 硅碳棒整體燒焊的氣氛整體燒焊須是非氧化氣氛下進行。真空、氫氣、氮 氣、惰性氣體均可。也可在棒體間隙或匣缽內(nèi)填充和覆蓋含碳的粉狀材料使棒坯處于
非氧化氣氛。覆蓋料是由碳化硅料和焦碳粉組成，其重量比例范圍為70:30~50:50。 以氣體作保護氣氛時，所用氣體在高溫下不得與硅碳棒反應(yīng)而使棒性能下降。保護氣 體的純度為99.99%以上。真空環(huán)境時，真空度不低于-0. 085MPa 。
4.硅碳棒整體燒焊溫度及時間1600"2400'C下高溫恒定時間10~120分鐘。 采用連續(xù)隧道式窯爐整體燒焊時，高溫恒定時間指棒坯經(jīng)過高溫區(qū)均溫段的時間。優(yōu) 選參數(shù)為燒焊溫度1850—215(TC;高溫恒定時間15—45分鐘。
5. 匣缽及裝缽要求在整體燒焊過程中，將棒坯置于匣缽中擺放整齊。對等徑 棒坯，必要時單層擺放，以免棒坯疊加受力斷損。棒坯在匣缽內(nèi)可以是裸裝，也可以 覆料裝。覆蓋料是由碳化硅料和焦碳粉組成，其重量比例范圍為70:30-50:50。
匣缽材質(zhì)以炭素石墨材料或耐高溫陶瓷(如重結(jié)晶碳化硅、剛玉)制成。匣缽可 以是長方形盒，也可以是圓管或其他形狀。間歇式窯爐中，也可由以方梁、棚板、立 柱組成的窯具代替匣缽擺放棒坯。
6. 升降溫速度由于硅碳棒耐急熱急冷性好，整體燒焊的升降溫速度主要取決 于窯爐及匣缽耐受溫差的程度。最大升降溫速度控制在400'C/分鐘以內(nèi)，通常在200 °C/分鐘以內(nèi)為宜。間歇式窯爐的降溫通常采用自然冷卻方式。
本發(fā)明可選擇上述不同的參數(shù)組合來達到整體燒焊的技術(shù)要求。 本發(fā)明的優(yōu)點
(1)棒體外觀好。無局部焊接存在的焊面附近氧化白印現(xiàn)象。不需局部焊接方 式下為改善外觀目的而另加覆蓋涂層的作法。
(2) 棒體內(nèi)在質(zhì)量得到提高。整體燒焊對棒體而言不存在局部加熱引起的焊面 附近應(yīng)力集中問題。
(3) 批量性燒焊比較經(jīng)濟。在多連接面棒、中短長度棒進行批量性生產(chǎn)時，能 耗比局部焊接式的相對降低。
(4) 適合于各種類型硅碳棒的焊接工序采用。不僅適合于成品硅碳棒的焊接工 序，也適用于硅碳棒半成品的焊接。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例說明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。
實施例1:整體燒焊采用碳板加熱的間歇式電阻爐，內(nèi)膛尺寸為長X寬X高 =1500X500X300 mm,保護氣氛為99.999%的高純氮氣。5小時升溫至2100。C。匣缽 為長方形石墨盒，尺寸為長X寬X高4400X350X70咖，分三層置于爐內(nèi)。低層匣 缽內(nèi)擺放25/500/400/38粗端棒8支，中層匣缽內(nèi)裝20/600/350等徑棒15支，上層匣 缽裝U30/700/350X2/60 U型棒3支。于210(TC高溫下恒定25分鐘。之后停電冷卻 降溫。冷卻降溫過程中繼續(xù)充高純氮氣。爐溫200'C以下出爐。
對整體燒焊后的棒體進行檢測，其焊點牢固，主要性能指標(biāo)達到現(xiàn)行國家機械行 業(yè)標(biāo)準JB/T54497—2000《硅碳棒產(chǎn)品質(zhì)量分等》中優(yōu)等品指標(biāo)。
實施例2:整體燒焊采用碳管加熱連續(xù)式隧道爐，內(nèi)膛尺寸直徑X長度二ci)200 X3500咖，爐溫1900'C，內(nèi)充99.999%高純氬氣作為保護氣體。匣缽為石墨圓管， 尺寸為①150X1700咖，內(nèi)裝30/900/350等徑棒2支。匣缽經(jīng)過高溫區(qū)時間為20分 鐘。出棒后檢測，性能指標(biāo)達到硅碳棒行業(yè)標(biāo)準要求。
實施例3:整體燒焊采用感應(yīng)加熱爐，內(nèi)膛尺寸直徑X高二①400X1200nm。爐 內(nèi)為真空，保持真空度-0.098MPa。匣缽為石墨筒，尺寸為O300X 1150咖，豎放 25/500/400 X 3/60山型棒2支，20/265/430 X 3/64山型棒2支，30/455/250 X 2/60槍形 棒4支。f 180(TC高溫下恒定15分鐘。冷卻后出爐檢測噴鋁，性能指標(biāo)達到行業(yè) 標(biāo)準要求。
實施例4:整體燒焊采用天然氣加熱的梭式窯，放棒匣缽由高溫耐火材料砌成， 尺寸為長X寬X高-1300X800X600咖，分層擺放棒坯及填加覆蓋料，棒坯外套加 保護管以防受力壓彎或斷裂，覆蓋料的成分為黑碳化硅60% (wt),冶金焦粉40%
(wt)，粒度16#—80#。匣缽內(nèi)共放置25/400/400/38粗端棒91支；對接的冷端部O 40X640咖10支?？焖偕郎刂?850。C，高溫下恒溫2小時。?；鸷笞匀焕鋮s36小時 后出窯。噴鋁檢測，棒體性能達到行業(yè)標(biāo)準要求。
權(quán)利要求
1、一種硅碳棒整體燒焊工藝，其特征在于將待焊接的棒坯裝于匣缽內(nèi)整體放置于窯爐內(nèi)進行相同受熱過程的高溫焊接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燒焊工藝，其特征在于燒焊溫度為1600'C—2400'C， 高溫恒定時間為10—120分鐘。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒焊工藝，其特征在于燒焊溫度為185(TC—2150'C， 高溫恒定時間為15—45分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒焊工藝，其特征在于燒焊氣氛為非氧化氣氛，可以 采用保護氣氛，氣體純度達99.99%以上，可以采用真空環(huán)境，真空度不低于 -0.085Mpa，或者采用填充含碳覆蓋料，覆蓋料是由碳化硅料和焦碳粉組成，其重量 比例范圍為70:30-50:50。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒焊工藝，其特征在于所述窯爐呈窄長型，內(nèi)膛橫截 面呈長方形、方形或圓形，釆用間歇式或連續(xù)隧道式工作方式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燒焊工藝，其特征在于所述窯爐為連續(xù)管式隧道爐和 間歇式感應(yīng)加熱爐。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒焊工藝，其特征在于窯爐采用連續(xù)隧道式工作方式， 高溫恒定時間為棒坯經(jīng)過高溫區(qū)均溫段的時間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒焊工藝，其特征在于棒坯在匣缽內(nèi)可以是裸裝，也 可以覆料裝，覆蓋料是由碳化硅料和焦碳粉組成，其重量比例范圍為(70 50): (30 50)。
全文摘要
本發(fā)明是以碳化硅電熱元件——硅碳棒的整體燒焊技術(shù)代替硅碳棒的局部焊接技術(shù)。焊接過程中棒坯的任何部位在高溫下的受熱過程是相同的。整體燒焊的窯爐可以是間歇式的，也可以是隧道式的。整體燒焊氣氛為非氧化氣氛，整體燒焊溫度為1600-2400℃，高溫下的時間為10-120分鐘。整體燒焊解決了局部焊接存在的棒體焊面附近應(yīng)力集中及外觀差的問題。采用本發(fā)明整體燒焊后的成品硅碳棒，外觀好、內(nèi)在質(zhì)量高，使用可靠。在批量燒焊、單支棒有多個連接面和棒的總長度較短的條件下，整體燒焊式比局部焊接式的能耗相對降低。
文檔編號B23K20/26GK101104221SQ20061004544
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者強 張, 濤 徐, 潘劭華, 強 趙 申請人:潘劭華;趙 強;徐 濤