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石墨模具有怎样的成型方式?

发布时间:2014-01-08        浏览次数:57        返回列表
炭和石墨制品的品种很多,根据它的工艺流程长短可分为三大类。

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。

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。

高纯石墨经过化学处理,水洗涤和高温膨胀,得到了柔韧蓬松的石墨材料。这并不是最终的目的。最终的目的是要制造出各种用途的石墨制品来。如制成石墨纸箔、石墨纸板、石墨管、石墨槽、石墨棒等。这就要有成型工序,用机械的方法加工出各种规格、形状和尺寸的石墨制品。目前成型方法有三种:(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,能压制0.6~2mm厚度的柔性石墨板,这是优于单层碾压机的,但是由于板厚也会带来板材分层剥离的缺点,给使用带来麻烦。产生的原因是压制时气体外溢留在夹层中间,妨碍了层间密切结合。改进的途径是,解决压制过程中的排气问题。

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

由于石墨的热膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管,棒、板、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)重量更轻:石墨的密度只有铜的1/5,大型电极进行放电加工时,能有效降低机床(EDM)的负担;更适合于在大型模具上的应用。

(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。

此外,石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。

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