[发明专利]一种制备石英玻璃制品的双加热腔高温熔铸装置

说明书

一种制备石英玻璃制品的双加热腔高温熔铸装置，保温腔安装在熔铸腔下方，保温腔与熔铸腔分别安装有加热体和温度传感器，隔板安装在保温腔与熔铸腔之间，隔板连接有传动装置，操作台安装在保温腔内部并与升降轴相连，坩埚安装在操作台上。本发明的保温腔与熔铸腔可实现独立加热，通过隔板的移动可控制保温腔与熔铸腔的连通与闭合，通过操作台的升降可控制原料的加热位置，实现石英玻璃原料的分腔加热，缩短石英玻璃原料处于高温液相的时间，减少原料挥发，有利于设备的维护和提高原料利用率，且本发明可在熔铸成型的同时实现热处理消除应力的过程，简化生产流程，缩短生产周期，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种新型的熔融石英制品熔铸装置，属材料加工与成型技术领域。

背景技术

石英玻璃是具有SiO₂单一成分的非晶态材料，无色透明，质地坚硬，其微观结构是一种由SiO₂四面体结构单元组成的网络。因此相比于普通硅酸盐玻璃具有许多优异的性质，例如耐高温、耐腐蚀、高透射率，低热膨胀系数等，常被用作半导体、精密光学器件等材料。

具有复杂形状的石英玻璃制品有时会采用精密机械加工的方式加工，即采用切削、打磨、抛光等物理工序对原材料进行加工处理。石英玻璃是脆性材料，采用机械加工的方式容易在加工过程中由于应力分布不均匀导致样品碎裂，且这种加工方式工序复杂，对加工人员的技术有较高要求。对于大尺寸石英制品而言，该方式原料利用率低，成品率低，导致生产成本较高，不利于产品的市场推广。

熔铸成型是材料加工技术之一，具有操作简单，便于批量生产等优点，使用熔铸工艺代替精密机械加工生产复杂形状石英玻璃制品是降低生产成本的有效途径之一。但熔融石英玻璃的粘度大、流动性差，在熔铸过程中不易于成型，而石英玻璃的粘度随温度的升高而降低，因此为保证成型往往需要较高温度，但石英玻璃在高温熔融状态时挥发严重，挥发的石英不仅会增加原料消耗，而且会对熔铸设备产生不利影响。另一方面，经过熔铸成型的石英玻璃工件，通常需要进行热处理以消除熔铸过程中产生的内应力，而普通熔铸设备只能在石英玻璃凝固成型取出后二次加热进行热处理，造成加工过程繁琐，生产周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备石英玻璃制品的双加热腔高温熔铸装置，解决一般熔铸设备在石英玻璃熔铸过程中长时间加热原料造成石英玻璃挥发严重，且需要二次加热进行热处理去应力，导致加工过程繁琐、生产周期长的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种制备石英玻璃制品的双加热腔高温熔铸装置，包括保温腔和熔铸腔，保温腔安装在熔铸腔下方，保温腔与熔铸腔分别安装有保温腔加热体和熔铸腔加热体，保温腔和熔铸腔分别安装有温度传感器，可实现保温腔与熔铸腔的独立加热控制；

在保温腔与熔铸腔之间安装隔板，隔板连接有传动装置，控制传动装置对隔板进行水平移动，从而使保温腔和熔铸腔之间的通道开通或关闭，将操作台与升降轴相连，利用升降轴可实现操作台在保温腔与熔铸腔之间的升降，模具放置在操作台上，坩埚安装在模具上方，在坩埚中装入石英玻璃原料，通过操作台的升降控制坩埚中石英玻璃原料及模具的加热位置；熔铸时，先将操作台置于保温腔中，使坩埚及模具预热，随后打开隔板连通保温腔与熔铸腔，将操作台升举到温度较高的熔铸腔中，使坩埚中的石英玻璃原料在熔铸腔中加热熔融成为液相，然后将坩埚中的液相原料倒入模具中成型；之后再将操作台下降到温度较低的保温腔中，关闭隔板将保温腔与熔铸腔分隔，使模具中的液相石英玻璃在保温腔中凝固成型并进行原位热处理以去除应力。

优选地，本发明保温腔与熔铸腔分别安装有各自独立的加热体、测温及温度控制系统，可实现保温腔与熔铸腔的独立加热及控制；在保温腔与熔铸腔之间安装隔板，隔板连接有传动装置，控制隔板的水平移动，从而开通或关闭保温腔与熔铸腔之间的通道。将操作台与升降轴相连，利用升降轴可实现操作台在保温腔与熔铸腔之间的升降，模具放置在操作台上，坩埚安装在模具上方，在坩埚中装入石英玻璃原料，通过操作台的升降控制坩埚中石英玻璃原料及模具的加热位置。