[实用新型]新型加工石英坩埚的金属模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种加工石英坩埚的金属模具。

背景技术

真空电弧法生产石英坩埚，以电弧为热源，离心成型的工艺制造坩埚。在成套设备中，坩埚成型模具属于产品加工的关键部件。

现有石英坩埚成型模具，一种采用石墨作内模成型，外层为金属材料的水冷夹套；另一种内外腔为全金属材料的成型模具。

现有的石英坩埚成型全金属模具，如图1所示，其主要结构是：

1.模具内外腔体为优质不锈钢材料的焊接结构，一般为TIG焊；

2.模具内筒5′由夹层内的循环水冷却，冷却水从底板3′上的进水管6′进入模具夹层，循环后通过冷却立柱4′的出水孔将热量带出，与熔融机的循环冷却水路相连接；

3.模具内筒5′底部为薄壁整体冲压成型封头，由冷却立柱4′支撑并将底部热量导出；冷却立柱4′具有将水路和气路分隔开的功能，内筒5′的底部均布有真空抽气通孔，在各通孔内设置过滤件，通过冷却立柱4′将气体汇集，与熔融机的真空抽气装置连接，保证石英坩埚在真空环境下成型。

这种结构存存如下缺陷：

1.内筒5′球面为薄壁整体冲压成型封头，冷却立柱4′球面由机床加工，两种加工工艺的精度不同，球面不能一致贴合，贴合面存在间隙，工作时存在真空夹层。影响模具内腔底部冷却，高温工作状态下，冷对不良的球面进一步变形，使用模具寿命缩短。而且制造的石英坩埚尺寸越大，球面尺寸精度越低；

2.多处真空管密布在内筒5′底部，管口与内筒从内侧焊接，为保证强度和不漏水，需从内侧开坡口焊接，手工TIG填丝焊接，焊接变形大，内筒底部球面扭曲变形严重，影响石英坩埚尺寸精度。由于内筒壁薄，无法进行多次整形修磨，极易造成产品报废。

发明内容

本实用新型要解决现有石英坩埚成型全金属模具存在冷却效果不好、使用寿命短、产品尺寸精度不高的问题，提供了一种产品精度高、使用寿命长、冷却效果好的新型加工石英坩埚的金属模具。

本实用新型的技术方案：

新型加工石英坩埚的金属模具，包括外筒、底板、成型内筒，所述外筒与成型内筒的夹层内设有进水管，其特征在于：所述成型内筒底部镂空，所述镂空处连接有水冷底座，所述水冷底座上设有真空抽气孔和出水管，所述真空抽气孔与水冷底座上的真空腔连通，所述水冷底座上设有将水路与气路分隔开的冷却立柱。

进一步，所述真空抽气孔通过真空管与真空腔连通。

进一步，所述内筒与水冷底座通过真空电子束焊接。

工作时模具内的气体从水冷底座上的真空抽气孔被抽到真空腔，真空设备通过水冷立柱底部的接口，将真空腔汇集的气体抽出；冷却水从底板上的进水管进入模具夹层，循环后通过出水管将热量带出。

本实用新型的优点及有益效果：

1、薄壁内筒底部只有一条与水冷底座连接的环焊缝，且焊接采用真空电子束焊接(EBM)，内筒没有变形；石英坩埚尺寸精度提高；

2、焊接质量可靠，在真空条件下施焊，一次成形，自动化焊接，焊缝质量好、效率高；

3、水冷底座的设计，集成型和冷却立柱功能于一体，取消了内筒和冷却立柱贴合面的间隙，直接进行水冷，提高冷却效果，提高模具使用寿命；

4、真空电子束焊接(EBM)代替手工TIG焊，不开坡口，不填丝，减少辅料消耗量和有害气体排放，实现清洁生产。

附图说明

图1是传统加工石英坩埚的金属模具结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图2，新型加工石英坩埚的金属模具，包括外筒1、底板3、成型内筒6，所述外筒1与成型内筒6的夹层内设有进水管7，所述成型内筒6底部镂空，所述镂空处连接有水冷底座5，所述水冷底座5上设有真空抽气孔8和出水管9，所述真空抽气孔8与水冷底座5上的真空腔10连通，所述水冷底座5上设有将水路与气路分隔开的冷却立柱4。

所述真空抽气孔8通过真空管3与真空腔10连通。

所述内筒6与水冷底座5通过真空电子束焊接。

工作时模具内的气体从水冷底座5上的真空抽气孔8被抽到真空腔10，真空设备通过水冷立柱4底部的接口，将真空腔10汇集的气体抽出；冷却水从底板2上的进水管7进入模具夹层，循环后通过出水管9将热量带出。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。