石墨坩埚加工工艺的制作方法

本发明涉及石墨加工的技术领域，更具体的说，它涉及一种石墨坩埚加工工艺。

背景技术：

由于石墨具有许多优良的性能，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。石墨的一个主要用途是生产耐火材料，包括耐火砖、坩埚、铸模等。石墨坩埚具有高耐火性，低的热膨胀性，熔炼金属过程中，受到金属浸润和冲刷时亦稳定，高温下良好的热震稳定性和优良的传导性，所以石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。

在进行石墨坩埚生产的过程当中通常采用压制成型的石墨块进行加工制得，通过对石墨块进行切割加工呈符合大小的尺寸，然后通过磨削的方式在石墨块上加工出圆柱形的凹槽，从而将石墨块加工成石墨坩埚，但是采用这种加工凹槽的过程当会浪费大量的材料，将废料都加工成了石墨粉碎屑，在进行石墨坩埚生产的过程当中无法进行再利用，存在原材料浪费的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石墨坩埚加工工艺，其通过初加工刀具和切断刀具经过两次加工，使得产生废料为圆柱状的石墨块，可以在石墨坩埚生产的过程当中进行再次利用，大大的节省了原材料。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨坩埚加工工艺，包括以下步骤：

a．石墨块选取：选取利用石墨粉和中温煤沥青作为石墨块加工的原材料的石墨块，石墨粉和中温煤沥青，其中石墨粉的质量百分比为70%～90%，中温煤沥青的质量百分比为10%～30%，且石墨块未经过烧结处理；

b．切割：将大块的石墨块切割成若干小块的与石墨坩埚尺寸相同的石墨块；

c．凹槽初加工：将切割下来的石墨块固定在车床的三爪卡盘上，然后在车床上固定初加工刀具；车床通过三爪卡盘带动石墨块进行转动，并且推动初加工刀具朝向靠近石墨块的方向进行运动，初加工刀具与石墨块接触之后开始对石墨块进行切割，然后继续对初加工刀具进行进给，通过初加工刀具对石墨块进行初加工，在石墨块上形成芯柱；

d．废料切断：对凹槽进行初加工之后，将初加工刀具从车床上拆卸下，安装上切断刀具，通过进给切断刀具将刀体和切断齿插入到槽当中，刀体的进给深度等于初加工刀具的进给深度，然后转动固定杆，使得刀体和切断齿朝向靠近芯柱轴线的方向运动，通过切断齿对芯柱进行切割，直至将芯柱切断，然后将芯柱动石墨块上取下；

e．凹槽侧壁打磨：通过磨床对凹槽的侧壁进行打磨，将凹槽侧壁的尺寸打磨到规定尺寸，并且通过磨床的打磨提高凹槽侧壁的光滑程度；

f．凹槽底部打磨：通过磨床对凹槽的底部一侧进行打磨，将凹槽的深度打磨到规定深度，并且通过磨床的打磨能够提高凹槽底部的光滑程度；

g．热处理：将机加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中进行热处理。

通过采用上述技术方案，通过初加工刀具和切断刀具分两次对石墨块进行加工，使得加工之后废料呈圆柱状，可以在小型石墨模具的加工生产过程当中进行加工利用，减少了对原材料的浪费。

本发明进一步设置为：所述步骤b中，对石墨块进行切割之前需要进行定位划线，根据石墨坩埚的尺寸在石墨块上进行排版划线，通过在石墨块的表面划标示线的方式便于在切割的时候进行定位。

通过采用上述技术方案，通过排版划线在石墨块切割时进行定位，能够提高石墨块切割的精准度，从而提高石墨块的加工精度。

本发明进一步设置为：所述步骤b之前，对石墨进行定位划线时，需要合理的进行安排，尽量减少提高一块石墨块切割出的石墨坩埚的数量，减少切割废料的产生。

通过采用上述技术方案，通过合理的安排，能够减少切割废料的产生，从而减少对原材料的浪费。

本发明进一步设置为：所述步骤b中，石墨块进行切割的时候大多通过带锯床进行切割。

本发明进一步设置为：所述步骤c中，初加工刀具的进给深度略小于凹槽的开设深度。

通过采用上述技术方案，便于后期对凹槽的底部进行打磨处理，防止因打磨处理导致凹槽的深度大于设计深度。

本发明进一步设置为：所述步骤c中，初加工刀具的外径略小于石墨坩埚的凹槽的直径。

通过采用上述技术方案，便于后期对凹槽的侧壁进行打磨处理，防止因打磨处理导致凹槽的侧壁直径大于涉及尺寸。

本发明进一步设置为：所述步骤g中，将加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中，先将温度升高到150℃～350℃，持续10h，然后将温度升高到400℃～450℃，持续时间15h，然后将温度升高到500℃～550℃，持续时间20h，然后将温度升高到600℃～700℃，持续时间15h，最后将温度身高到800℃～1000℃，持续时间10h。

通过采用上述技术方案，通过逐渐提高温度防止因为加热温度升高幅度较大而导致石墨坩埚出现炸裂的现象。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1、本发明通过采用a．石墨块选取；b．切割；c．凹槽初加工；d．废料切断；e．凹槽侧壁打磨；g．热处理等步骤进行加工，初加工刀具和切断刀具经过两次加工，使得产生废料为圆柱状的石墨块，可以在石墨坩埚生产的过程当中进行再次利用，大大的节省了原材料；

2、本发明通过控制初加工刀具的外径和进给深度，便于后期对凹槽的底部和侧壁进行打磨，防止因为打磨造成凹槽的外壁尺寸和凹槽的开设深度超过设计值。

附图说明

图1为实施例的初加工刀具的轴测图；

图2为实施例的切断刀具的轴测图。

图中：1、初加工刀具；2、切断刀具；21、刀体；22、固定杆；23、切断齿。

具体实施方式

实施例一：一种石墨坩埚加工工艺，包括以下步骤：

a．石墨块选取：选取利用石墨粉和中温煤沥青作为石墨块加工的原材料的石墨块，石墨粉和中温煤沥青，其中石墨粉的质量百分比为90%，中温煤沥青的质量百分比为10%，且石墨块未经过烧结处理；

b．定位划线：根据石墨坩埚的尺寸在石墨块上进行排版划线，通过在石墨块的表面划标示线的方式便于在切割的时候进行定位；进行排版的时候需要合理的进行安排，尽量减少提高一块石墨块切割出的石墨坩埚的数量，减少切割废料的产生；

c．切割：石墨块进行切割的时候大多通过带锯床进行切割，带锯床进行切割的过程当中使得带锯床的带锯沿着提前划好的标示线进行切割，提高切割的精准度；

d．凹槽初加工：将切割下来的石墨块固定在车床的三爪卡盘上，然后在车床上固定如图1所示的初加工刀具，初加工刀具呈圆筒状设置并且两端都开口设置，初加工刀具的外径略小于石墨坩埚的凹槽的直径；车床通过三爪卡盘带动石墨块进行转动，并且推动初加工刀具朝向靠近石墨块的方向进行运动，初加工刀具与石墨块接触之后开始对石墨块进行切割，然后继续对初加工刀具进行进给，通过初加工刀具对石墨块进行初加工，初加工刀具的进给深度略小于凹槽的开设深度；在石墨块上形成芯柱；

e．废料切断：对凹槽进行初加工之后，将初加工刀具从车床上拆卸下，安装上如图2所示的切断刀具，切断刀具包括呈圆弧状设置的刀体、固定连接在刀体一端的固定杆以及固定连接在刀体圆弧内侧的若干切断齿，固定杆的轴线与刀体的轴线相互平行；刀体圆弧外侧的直径等于初加工刀具的外径，切断齿的尖齿位于切断齿背离刀体一侧，切断齿在刀体的内侧沿圆弧方向均匀排布；将刀体伸入到初加工完成的槽内，切断齿的尖齿与芯柱的外周相互接触；通过进给切断刀具将刀体和切断齿插入到槽当中，刀体的进给深度等于初加工刀具的进给深度，然后转动固定杆，使得刀体和切断齿朝向靠近芯柱轴线的方向运动，通过切断齿对芯柱进行切割，直至将芯柱切断，然后将芯柱动石墨块上取下；

f．凹槽侧壁打磨：通过磨床对凹槽的侧壁进行打磨，将凹槽侧壁的尺寸打磨到规定尺寸，并且通过磨床的打磨提高凹槽侧壁的光滑程度；

g．凹槽底部打磨：通过磨床对凹槽的底部一侧进行打磨，将凹槽的深度打磨到规定深度，并且通过磨床的打磨能够提高凹槽底部的光滑程度；

h．热处理：将机加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中进行热处理，将加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中，先将温度升高到150℃，持续10h，然后将温度升高到400℃，持续时间15h，然后将温度升高到500℃，持续时间20h，然后将温度升高到600℃，持续时间15h，最后将温度身高到800℃，持续时间10h。

实施例二：一种石墨坩埚加工工艺，包括以下步骤：

a．石墨块选取：选取利用石墨粉和中温煤沥青作为石墨块加工的原材料的石墨块，石墨粉和中温煤沥青，其中石墨粉的质量百分比为80%，中温煤沥青的质量百分比为20%，且石墨块未经过烧结处理；

b．定位划线：根据石墨坩埚的尺寸在石墨块上进行排版划线，通过在石墨块的表面划标示线的方式便于在切割的时候进行定位；进行排版的时候需要合理的进行安排，尽量减少提高一块石墨块切割出的石墨坩埚的数量，减少切割废料的产生；

c．切割：石墨块进行切割的时候大多通过带锯床进行切割，带锯床进行切割的过程当中使得带锯床的带锯沿着提前划好的标示线进行切割，提高切割的精准度；

d．凹槽初加工：将切割下来的石墨块固定在车床的三爪卡盘上，然后在车床上固定如图1所示的初加工刀具，初加工刀具呈圆筒状设置并且两端都开口设置，初加工刀具的外径略小于石墨坩埚的凹槽的直径；车床通过三爪卡盘带动石墨块进行转动，并且推动初加工刀具朝向靠近石墨块的方向进行运动，初加工刀具与石墨块接触之后开始对石墨块进行切割，然后继续对初加工刀具进行进给，通过初加工刀具对石墨块进行初加工，初加工刀具的进给深度略小于凹槽的开设深度；在石墨块上形成芯柱；

e．废料切断：对凹槽进行初加工之后，将初加工刀具从车床上拆卸下，安装上如图2所示的切断刀具，切断刀具包括呈圆弧状设置的刀体、固定连接在刀体一端的固定杆以及固定连接在刀体圆弧内侧的若干切断齿，固定杆的轴线与刀体的轴线相互平行；刀体圆弧外侧的直径等于初加工刀具的外径，切断齿的尖齿位于切断齿背离刀体一侧，切断齿在刀体的内侧沿圆弧方向均匀排布；将刀体伸入到初加工完成的槽内，切断齿的尖齿与芯柱的外周相互接触；通过进给切断刀具将刀体和切断齿插入到槽当中，刀体的进给深度等于初加工刀具的进给深度，然后转动固定杆，使得刀体和切断齿朝向靠近芯柱轴线的方向运动，通过切断齿对芯柱进行切割，直至将芯柱切断，然后将芯柱动石墨块上取下；

f．凹槽侧壁打磨：通过磨床对凹槽的侧壁进行打磨，将凹槽侧壁的尺寸打磨到规定尺寸，并且通过磨床的打磨提高凹槽侧壁的光滑程度；

g．凹槽底部打磨：通过磨床对凹槽的底部一侧进行打磨，将凹槽的深度打磨到规定深度，并且通过磨床的打磨能够提高凹槽底部的光滑程度；

h．热处理：将机加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中进行热处理，将加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中，先将温度升高到250℃，持续10h，然后将温度升高到425℃，持续时间15h，然后将温度升高到525℃，持续时间20h，然后将温度升高到650℃，持续时间15h，最后将温度身高到900℃，持续时间10h。

实施例三：一种石墨坩埚加工工艺，包括以下步骤：

a．石墨块选取：选取利用石墨粉和中温煤沥青作为石墨块加工的原材料的石墨块，石墨粉和中温煤沥青，其中石墨粉的质量百分比为70%，中温煤沥青的质量百分比为30%，且石墨块未经过烧结处理；

b．定位划线：根据石墨坩埚的尺寸在石墨块上进行排版划线，通过在石墨块的表面划标示线的方式便于在切割的时候进行定位；进行排版的时候需要合理的进行安排，尽量减少提高一块石墨块切割出的石墨坩埚的数量，减少切割废料的产生；

c．切割：石墨块进行切割的时候大多通过带锯床进行切割，带锯床进行切割的过程当中使得带锯床的带锯沿着提前划好的标示线进行切割，提高切割的精准度；

d．凹槽初加工：将切割下来的石墨块固定在车床的三爪卡盘上，然后在车床上固定如图1所示的初加工刀具，初加工刀具呈圆筒状设置并且两端都开口设置，初加工刀具的外径略小于石墨坩埚的凹槽的直径；车床通过三爪卡盘带动石墨块进行转动，并且推动初加工刀具朝向靠近石墨块的方向进行运动，初加工刀具与石墨块接触之后开始对石墨块进行切割，然后继续对初加工刀具进行进给，通过初加工刀具对石墨块进行初加工，初加工刀具的进给深度略小于凹槽的开设深度；在石墨块上形成芯柱；

e．废料切断：对凹槽进行初加工之后，将初加工刀具从车床上拆卸下，安装上如图2所示的切断刀具，切断刀具包括呈圆弧状设置的刀体、固定连接在刀体一端的固定杆以及固定连接在刀体圆弧内侧的若干切断齿，固定杆的轴线与刀体的轴线相互平行；刀体圆弧外侧的直径等于初加工刀具的外径，切断齿的尖齿位于切断齿背离刀体一侧，切断齿在刀体的内侧沿圆弧方向均匀排布；将刀体伸入到初加工完成的槽内，切断齿的尖齿与芯柱的外周相互接触；通过进给切断刀具将刀体和切断齿插入到槽当中，刀体的进给深度等于初加工刀具的进给深度，然后转动固定杆，使得刀体和切断齿朝向靠近芯柱轴线的方向运动，通过切断齿对芯柱进行切割，直至将芯柱切断，然后将芯柱动石墨块上取下；

f．凹槽侧壁打磨：通过磨床对凹槽的侧壁进行打磨，将凹槽侧壁的尺寸打磨到规定尺寸，并且通过磨床的打磨提高凹槽侧壁的光滑程度；

g．凹槽底部打磨：通过磨床对凹槽的底部一侧进行打磨，将凹槽的深度打磨到规定深度，并且通过磨床的打磨能够提高凹槽底部的光滑程度；

h．热处理：将机加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中进行热处理，将加工完成的石墨坩埚放入到烧结炉当中，先将温度升高到350℃，持续10h，然后将温度升高到450℃，持续时间15h，然后将温度升高到550℃，持续时间20h，然后将温度升高到700℃，持续时间15h，最后将温度身高到1000℃，持续时间10h。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。