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随着光伏产业和信息产业的快速发展,全世界对制造太阳能电池和集成电路的基础性材料单晶硅的需求量在不断加大,同时对单晶硅的品质和质量要求也越来越严格,这就对单晶硅生长设备的功能和性能提出了更高的要求。单晶炉在拉制单晶的过程中,提拉系统、下传动系统的运动与单晶的生长过程有直接的联系,二者的运动关系需根据单晶生长机理合理分配,因此任何一个系统运动出现问题就会导致单晶生长缺陷甚至是拉晶失败。实际生产发现,某型号单晶炉提拉系统在引晶阶段常会出现软轴摆动和坩埚中多晶体液面不稳定的现象,这严重影响了单晶硅的质量和生产效率。 本文建立了某型号单晶炉整体结构的三维实体模型和有限元模型。首先,对单晶炉整体结构在三种工况下做静力分析,得到单晶炉整体结构的应力和变形分布;其次,对单晶炉整体结构、提拉系统和下传动系统分别做引晶阶段的模态分析,找出提拉系统软轴摆动和坩埚液面抖动的原因,为实际生产提供参考;再次,对单晶炉的引晶阶段做热分析,得到单晶炉在引晶阶段的热应力和热变形分布;最后,根据静力分析和模态分析的结果对单晶炉结构进行改进,在保证其强度和刚度的情况下,使单晶炉的固有频率尽可能地避开外源激振频率,解决该型号单晶炉在生产中出现的问题。