超级干货:详解石墨模具的成型方式
石墨(mo)模(mo)具(ju)是用来制(zhi)(zhi)作其他(ta)产品(pin)的(de)一个载体,或者称之为容(rong)器,可以用来制(zhi)(zhi)作其他(ta)产品(pin),像塑料,各种金(jin)属(shu)制(zhi)(zhi)品(pin),非(fei)金(jin)属(shu)制(zhi)(zhi)品(pin)等等。先看下石墨(mo)制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)分类(lei),然(ran)后(hou)我(wo)们六工徐经理给(ji)大(da)家讲解石墨(mo)模(mo)具(ju)的(de)成型方式:

一、石墨化制品
这类制品包括石墨化电极,石墨化阳极,石墨化块,高纯高强度高密度石墨等。
这类制品都是以石油焦或沥青焦为主要原料,最后经过200℃以上的高温热处理,从而使无定形碳转化为石墨。其特点,C>99%、灰粉<0.5%;导电、电热良好,耐腐蚀性好;生产工艺复杂而周期长,一般40~60天。
二、炭素制品
指成型后的毛坯,只经1300℃左右的焙烧后可使用的制品,可分为低灰份炭素制品C>99%;多灰粉炭素制品C>90%,生产周期一般为30天。六工徐经理说炭素制品制作时间普遍较长。
三、商业糊
是指原料(破碎后的无烟煤或焦炭颗粒)与粘结剂在加热条件下混合均匀后,不经压型及进一步热加工,而只要把加热混合后的糊状物料在常压情况下,简单铸成块状或装入容器即可使用的制品。按用途可分为两种,一种是作为连续自焙电极使用的;另一种是用途砌炭块时粘结和填缝材料。商品糊制造工艺比较简单,生产周期较短,成本也较低。
石墨化电极和石墨化阳极
石墨化电极用于电弧冶金炉作导电材料,冶炼各种合金钢、铁合金、有色金属、稀有金属等。冶炼硬质合金和生产石英玻璃时,也使用石墨化电极毛坯料车削成的各种石墨管、石墨坩埚。
高(gao)纯(chun)石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)经过化(hua)学(xue)处理,水洗涤和高(gao)温(wen)膨胀,得到了柔韧(ren)蓬松的石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)材料(liao)。这(zhei)并不是(shi)最(zui)终的目的。最(zui)终的目的是(shi)要(yao)(yao)制造出各种(zhong)用途的石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)制品来。如(ru)制成石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)纸(zhi)箔、石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)纸(zhi)板、石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)管、石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)槽、石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)棒等(deng)。这(zhei)就要(yao)(yao)有成型(xing)工(gong)序,用机械的方法(fa)加(jia)工(gong)出各种(zhong)规格、形状(zhuang)和尺寸(cun)的石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)制品。

六工徐经理说目前石墨模具的成型方法有三种:(1)碾压法;(2)模压法;(3)挤压法。
一、碾压成型法
主要用来压制石墨纸箔或板材。分为单层平板连续碾压和多层平板连续碾压两种。
1.单层平板连续碾压法
这种碾压法不用任何粘结剂就可以将柔性石墨压制成板材。整个工艺过程是在装有滚轮碾压机的专用设备上进行的。
碾压机结构组成:装蠕虫石墨的料斗1,振动给料装置,2,输送带 3四个压力辊 4,一对加热器 5,控制板材厚度的辊筒 6压花或图案辊筒 8 和卷辊 9切割刀 10 成品卷辊
工作过程:高纯石墨从料斗进入给料装置,落在输送带上。经过压力辊的碾压,形成一定厚度的料层。加热装置产生高温加热,以出去料层中的残存气体,并使未膨胀的石墨最后一次膨胀。然后将初步成型的反材送入控制厚度尺寸的辊筒中,按规定尺寸再压一次,以便得到厚度均匀和一定密度的平整板。最后经过切刀切割后,卷上成品筒。
2、单层平板碾压法
单层平板碾压,虽然压板平整光滑,但是不能太厚。一次成型太厚时,其均匀性和密度都难以保证。为了制成厚板,采用多层单板叠加,压成多层复合板。每两层之间要加粘结剂再碾压成型。成型后要加热处理,以使粘结剂碳化和硬化。多层平板碾压法是在多层连续碾压机上进行的。
多层连续碾压机工作过程:由单板绕棍引出单板,经过粘结剂涂辊把两面土上粘结剂后,与绕辊和单板相合,成为三和厚板,进入辊的间隙碾压成一定厚度。再送入加热器中加热烘干。通过厚度控制辊,调整厚度达到规定尺寸,然后送入焙烧装置中焙烧。当粘结剂碳化后,在用加压辊最后加压成型。
所用连续碾压级(ji),能压制(zhi)0.6~2mm厚(hou)度的(de)柔(rou)性石(shi)墨板,这是优于(yu)单(dan)层(ceng)碾压机的(de),但(dan)是由(you)于(yu)板厚(hou)也会带来板材分层(ceng)剥(bo)离的(de)缺点,给使用带来麻烦。产(chan)生的(de)原因是压制(zhi)时(shi)气体外溢留在夹层(ceng)中间(jian),妨碍了层(ceng)间(jian)密切结合。改进的(de)途径(jing)是,解决压制(zhi)过程中的(de)排气问题。

作耐火材料
石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚,在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂,冶金炉的内衬。
作导电材料
在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。
作耐磨润滑材料
石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000℃温度中在很高的滑动速度下,不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔等设备
石墨具有良好的化学稳定性,经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,就大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。
作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料
由于石(shi)(shi)墨(mo)的(de)(de)热(re)膨胀(zhang)系数小,而且能(neng)耐急(ji)冷急(ji)热(re)的(de)(de)变化(hua),可(ke)作(zuo)为玻璃器(qi)的(de)(de)铸(zhu)模(mo)(mo),使用石(shi)(shi)墨(mo)后黑色(se)金属(shu)得到铸(zhu)件尺寸精(jing)确(que),表(biao)面光洁成品率高,不经加(jia)工或稍作(zuo)加(jia)工就可(ke)使用,因而节省了(le)大量金属(shu)。生(sheng)产硬质合金等粉末冶(ye)金工艺,通常用石(shi)(shi)墨(mo)材料制成压(ya)模(mo)(mo)和烧结用的(de)(de)瓷舟(zhou)。单晶(jing)硅(gui)的(de)(de)晶(jing)体生(sheng)长坩(gan)埚,区域精(jing)炼容器(qi),支(zhi)架夹(jia)具,感应加(jia)热(re)器(qi)等都是用高纯石(shi)(shi)墨(mo)加(jia)工而成的(de)(de)。此外石(shi)(shi)墨(mo)还可(ke)作(zuo)真(zhen)空冶(ye)炼的(de)(de)石(shi)(shi)墨(mo)隔热(re)板(ban)和底座(zuo),高温电阻炉炉管,棒(bang)、板(ban)、格棚等元件。

用于原子能工业和国防工业
石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个PPM。特别是其中硼含量应少于0.5PPM。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。
石墨还能防止锅炉结垢
有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。
石墨可作铅笔芯、颜料、抛光剂
石墨经过特殊加工以后,可以制作各种特殊材料用于有关工业部门。
石墨取代铜做为电极
20世纪60年代,铜做为电极材料被广泛应用,使用率约占90%,石墨仅有10%左右;21世纪,越来越多的用户开始选择石墨作为电极材料,在欧洲,超过90%以上的电极材料是石墨。铜,这种曾经占统治地位的电极材料,和石墨电极相比它的优势几乎消失殆尽。是什么导致了这个戏剧性的变化?当然是石墨电极的诸多优势。
(1)加工速度更快:通常情况下,石墨的机械加工速度能比铜快2~5倍;而放电加工速度比铜快2~3倍;材料更不容易变形:在薄筋电极的加工上优势明显;铜的软化点在1000度左右,容易因受热而产生变形;石墨的升华温度为3650度;热膨胀系数仅有铜的1/30。
(2)重(zhong)量更(geng)轻(qing):石墨(mo)的密度只有铜的1/5,大型(xing)电(dian)极进行放电(dian)加工时,能有效(xiao)降低机床(chuang)(EDM)的负(fu)担(dan);更(geng)适合于在(zai)大型(xing)模具上的应用。

(3)放电消耗更小;由于火花油中也含有C原子,在放电加工时,高温导致火花油中的C原子被分解出来,转而在石墨电极的表面形成保护膜,补偿了石墨电极的损耗。
(4)没有毛刺;铜电极在加工完成后,还需手工进行修整以去除毛刺,而石墨加工后没有毛刺,节约了大量成本,同时更容易实现自动化生产;
(5)石墨更容易研磨和抛光;由于石墨的切削阻力只有铜的1/5,更容易进行手工的研磨和抛光;
(6)材料成本更低,价格更稳定;由于近几年铜价上涨,如今各向同性石墨的价格比铜更低,相同体积下,东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低30%~60%,并且价格更稳定,短期价格波动非常小。
正是这种无可比拟的优势,石墨逐渐取代铜成为EDM电极的首选材料。
随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。
柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。
此(ci)外(wai),石(shi)墨还(hai)是轻工业(ye)中玻璃和(he)造(zao)纸的(de)磨光(guang)剂和(he)防锈剂,是制造(zao)铅笔、墨汁、黑(hei)漆、油墨和(he)人造(zao)金刚石(shi)、钻石(shi)不可(ke)缺少(shao)的(de)原料(liao)。