冲击式多晶硅破碎装置的研究与设计

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1、分类号：密级：公开学号：2015210512单位代码：10759石河子大学硕士学位论文冲击式多晶硅破碎装置的研究与设计学位申请人王石安指导教师曾海峰副教授李增民高级工程师申请学位类别专业硕士专业名称工程硕士研究领域机械工程所在学院机械电气工程学院中国·新疆·石河子2017年6月ResearchanddesignoftheimpactorpolysiliconbrokenmechanismADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngin

2、eeringByWangShi-an（MechanicalEngineering）DissertationSupervisor:Prof.ZengHai-fengJune,2017摘要多晶硅（Polysilicon）作为半导体材料所使用的基础材料，在微电子技术和光伏发电技术中应用普遍，被称为“微电子大厦的基石”。多晶硅破碎长久以来一直是采用人工使用镶嵌硬质合金或者碳化钨合金的破碎锤进行敲碎作业，即使在一些多晶硅技术较先进的国家也一贯采用这种破碎方式。人工破碎灵活性好，但破碎效率低，破碎过程中产生的粉尘，对工人健康危害较大。随着国内多晶硅企业的规模和集中度大幅提升，人工破碎已难以满足生产需求，自

3、动化破碎是多晶硅破碎发展的必然趋势。本文以多晶硅在冲击作用下的损伤裂纹扩展的基础上，研究设计了冲击式多晶硅破碎装置。采用Pro/E三维建模软件建立了破碎装置的三维模型，对破碎装置的主要零部件进行了静力学分析，并对破碎装置进行了PLC运控控制的编写。1、采用AUTODYN软件，结合脆性材料的损伤本构模型，对多晶硅棒在平面破碎锤和圆头破碎锤对多晶硅棒进行冲击损伤模拟，观察其各自的裂纹扩展分布情况。平面锤头冲击下裂纹扩展较快且扩展区域更广，圆锤头裂纹扩展较慢。经分析，平面锤头更适合多晶硅的破碎，圆点的作用更适合作为辅助破碎。根据这部分的损伤模拟分析，为冲击式多晶硅破碎装置提供了理论依据。2、根据冲击

4、式多晶硅破碎装置的设计要求，以冲击作用下多晶硅损伤裂纹扩展为基础，提出冲击式多晶硅破碎装置的总体设计方案，对传动部分进行选型，对关键零部件进行设计，最后采用Pro/E进行装置的整体三维建模。3、采用ANSYS有限元分析软件对装置的关键零部件进行静力学仿真，分析了关键零部件在作业过程的可靠性。4、使用PLC可编程逻辑控制器，根据所要求的破碎步骤，采用GX-Developer软件编写梯形图指令，实现破碎装置的自动化控制。经软件仿真模拟，指令编写正确。关键词：多晶硅；损伤分析；冲击破碎；静力学分析；PLC仿真IAbstractAsabasicmaterialusedinsemiconductorma

5、terial,Polysiliconiscalled"microelectronicsbuildingcorn