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硅芯断损问题讨论及防范方法
发布日期:2018-03-10  来源:农业机械学报   浏览次数:42
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目前,生产硅芯的方法主要有切割法、区熔法,其中85%以上的硅芯生产技术采用区熔拉制生产的。区熔法已经成为目前技术最成熟、配套最完善、综合成本最低的硅芯生产工艺。区熔法拉制中的多芯硅芯拉制能力和合格率是硅芯生产成本下降、产品质量提升的重要驱动力。
通过对比国内同行发现,国内外几家领先企业生产的硅芯质量合格率≤93%,区熔法拉制不合格率和硅芯拉制、加工、转运的损耗等原因增加生产成本、浪费生产时。因此有必要进一步提高硅芯拉制方法来提高硅芯的质量和消除硅芯拉制、加工、转运的损耗。提高区熔拉制的技术,减小硅芯非拉制的损耗,增强企业竞争力。
2区熔法硅芯炉结构及硅芯拉制技术
2.1区熔法硅芯炉结构:整体设备由机械主体与电气控制两部分组成,机械部分包括底座及槽路滑动装置、下传动、上下炉室、籽晶转盘及控制系统、硅芯提升机构、过度付室、充气系统、真空系统及密封、水冷系统主机、真空等装置。电气部分包括电控柜、高频电源柜、电控柜斜置于主机的右侧,全部控温、调速、稳压电源以及真空测量等。硅芯拉制系统包括上轴速度控制单元、下轴速度控制单元、籽晶托盘控制单元、温度控制单元这几部分构成。速度系统主要包括:上轴慢速、上轴快速、下轴慢速、下轴快速、下轴转速等五套速度系统,对上下轴控制是通过计算机和PLC控制器进行操作,人机界面(由面板上的按钮和触摸屏组成)作为人机交互的接口,通过人机界面让操作人员对设备的运动进行很方便的控制,实现自动控制的模式。
2.2 硅芯拉制前首先检查设备的水路、气路各处是否正常;操作之前检查设备正常后,按设备的操作工艺步骤进行,检查、装料等完成后,依次紧固炉门;开启水路各阀;抽空、充气、化料,拉制硅芯;一组拉制完毕后,进入转盘籽晶卸放、取籽晶至拉晶位,进入下组硅芯拉制。作为区熔法拉制硅芯是间歇性的生产工艺,4h进行一次拆装炉操作,在硅芯的拆除过程不可避免的发生硅芯掉落断损。
3区熔法拉制硅芯在拆除中的损坏现象
公司现有五芯、七芯硅芯炉总计45台,硅芯的拆除量一天达到1000根,在硅芯拆除时徒手抓硅芯,用斜口钳剪切,每天在剪硅芯时的断损量达到5根。硅芯掉落后与炉膛或线圈碰撞,除了硅芯的损耗外,还导致炉膛和线圈的损坏。目前的硅芯拆除过程只能是避免硅芯掉落,而没有实质性的解决方案和构造,把硅芯断损降到最低。
4防断损装置的运用
在国内外采用防断损装置的方式来解决硅芯断损还没有,随着硅芯炉产能的不断的提高,掉落的硅芯数量增加,怎样来解决硅芯掉落断损的问题?是现在重点要解决的问题。本论文设计的装置由手动升降部分、支撑面板、缓冲材料面板构成。因不同类型硅芯炉整体的炉室高度不同,而它的下轴行程不同,而设计出了一种手动来调节它自身高度的装置,从而起到升降带有支撑保护线圈及硅芯的装置。
4.1防断损装置的结构
本装置的组成[1],所述的整体装置构造由手动升降部分、支撑面板、缓冲材料面板。一个整体支撑机构,支撑硅芯下落时与下表面形成硬性碰撞而导致硅芯断损。上支撑架上安置一个软而富有弹性的材料,使硅芯在下降过程中,与它形成软性碰撞,形成一个缓冲的效果,从而保护硅芯的断损。因不同硅芯炉的高度不一,而导致本构造设计的不统一性,但手动升降装置的设计来满足支承辊支撑支架因高度不够而无法使用的现象,从而很好的保护好五芯线圈及硅芯的完好。选择材料;支撑构架的选材,焊工按照图纸造型进行焊接、打磨、喷漆。选择缓冲材料;材质要求软,富有弹性,耐高温,长期运用不会发生形变。
4.2防断损装置的工作原理
现对手动升降装置做如下说明:通过转动手柄6带动大锥齿轮5转动,大锥齿轮5与小锥齿轮4啮合,使得小锥齿轮4也转动,小锥齿轮4与内螺纹管2固定连接,内螺纹管2与轴承3铰接,所以小锥齿轮4的转动会带动内螺纹管2绕着轴承3转动,内螺纹管2与螺杆14通过螺纹连接[2],螺杆14下端结构为一个六棱柱,螺杆14的下端安装在防旋转六角管13内,螺杆14相对于防旋转六角管13只会产生上下移动,不会相对转动,由于内螺纹管2与螺杆14是螺纹连接,所以内螺纹管2转动时,螺杆14只会产生一个上下移动的运动,从而带动托盘1上下移动,达到调节高度的目的。
 
 
 
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