制作石墨模具成型的方法詳解

一、石墨化制品
這類制品包括石墨化電極，石墨化陽極，石墨化塊，高純高強(qiáng)度高密度石墨等。
這類制品都是以石油焦或?yàn)r青焦為主要原料，最后經(jīng)過200℃以上的高溫?zé)崽幚?，從而使無定形碳轉(zhuǎn)化為石墨。其特點(diǎn)，C＞99%、灰粉＜0.5%；導(dǎo)電、電熱良好，耐腐蝕性好；生產(chǎn)工藝復(fù)雜而周期長(zhǎng)，一般40～60天。
二、炭素制品
指成型后的毛坯，只經(jīng)1300℃左右的焙燒后可使用的制品，可分為低灰份炭素制品C＞99%；多灰粉炭素制品C＞90%，生產(chǎn)周期一般為30天。
三、商業(yè)糊
是指原料（破碎后的無煙煤或焦炭顆粒）與粘結(jié)劑在加熱條件下混合均勻后，不經(jīng)壓型及進(jìn)一步熱加工，而只要把加熱混合后的糊狀物料在常壓情況下，簡(jiǎn)單鑄成塊狀或裝入容器即可使用的制品。按用途可分為兩種，一種是作為連續(xù)自焙電極使用的；另一種是用途砌炭塊時(shí)粘結(jié)和填縫材料。商品糊制造工藝比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期較短，成本也較低。
石墨化電極和石墨化陽極
石墨化電極用于電弧冶金爐作導(dǎo)電材料，冶煉各種合金鋼、鐵合金、有色金屬、稀有金屬等。冶煉硬質(zhì)合金和生產(chǎn)石英玻璃時(shí)，也使用石墨化電極毛坯料車削成的各種石墨管、石墨坩堝。
高純石墨經(jīng)過化學(xué)處理，水洗滌和高溫膨脹，得到了柔韌蓬松的石墨材料。這并不是最終的目的。最終的目的是要制造出各種用途的石墨制品來。如制成石墨紙箔、石墨紙板、石墨管、石墨槽、石墨棒等。這就要有成型工序，用機(jī)械的方法加工出各種規(guī)格、形狀和尺寸的石墨制品。目前成型方法有三種：（1）碾壓法；（2）模壓法；（3）擠壓法。
一、碾壓成型法
主要用來壓制石墨紙箔或板材。分為單層平板連續(xù)碾壓和多層平板連續(xù)碾壓兩種。
1.單層平板連續(xù)碾壓法
這種碾壓法不用任何粘結(jié)劑就可7a686964616fe59b9ee7ad9431333337376331以將柔性石墨壓制成板材。整個(gè)工藝過程是在裝有滾輪碾壓機(jī)的專用設(shè)備上進(jìn)行的。
碾壓機(jī)結(jié)構(gòu)組成：裝蠕蟲石墨的料斗1，振動(dòng)給料裝置，2，輸送帶 3四個(gè)壓力輥 4，一對(duì)加熱器 5，控制板材厚度的輥筒 6壓花或圖案輥筒 8 和卷輥 9切割刀 10 成品卷輥
工作過程：高純石墨從料斗進(jìn)入給料裝置，落在輸送帶上。經(jīng)過壓力輥的碾壓，形成一定厚度的料層。加熱裝置產(chǎn)生高溫加熱，以出去料層中的殘存氣體，并使未膨脹的石墨最后一次膨脹。然后將初步成型的反材送入控制厚度尺寸的輥筒中，按規(guī)定尺寸再壓一次，以便得到厚度均勻和一定密度的平整板。最后經(jīng)過切刀切割后，卷上成品筒。
2、單層平板碾壓法
單層平板碾壓，雖然壓板平整光滑，但是不能太厚。一次成型太厚時(shí)，其均勻性和密度都難以保證。為了制成厚板，采用多層單板疊加，壓成多層復(fù)合板。每?jī)蓪又g要加粘結(jié)劑再碾壓成型。成型后要加熱處理，以使粘結(jié)劑碳化和硬化。多層平板碾壓法是在多層連續(xù)碾壓機(jī)上進(jìn)行的。
多層連續(xù)碾壓機(jī)工作過程：由單板繞棍引出單板，經(jīng)過粘結(jié)劑涂輥把兩面土上粘結(jié)劑后，與繞輥和單板相合，成為三和厚板，進(jìn)入輥的間隙碾壓成一定厚度。再送入加熱器中加熱烘干。通過厚度控制輥，調(diào)整厚度達(dá)到規(guī)定尺寸，然后送入焙燒裝置中焙燒。當(dāng)粘結(jié)劑碳化后，在用加壓輥?zhàn)詈蠹訅撼尚汀?br>所用連續(xù)碾壓級(jí)，能壓制0.6~2mm厚度的柔性石墨板，這是優(yōu)于單層碾壓機(jī)的，但是由于板厚也會(huì)帶來板材分層剝離的缺點(diǎn)，給使用帶來麻煩。產(chǎn)生的原因是壓制時(shí)氣體外溢留在夾層中間，妨礙了層間密切結(jié)合。改進(jìn)的途徑是，解決壓制過程中的排氣問題。
作耐火材料
石墨及其制品具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì)，在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護(hù)劑，冶金爐的內(nèi)襯。
作導(dǎo)電材料
在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機(jī)顯像管的涂層等。
作耐磨潤(rùn)滑材料
石墨在機(jī)械工業(yè)中常作為潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000℃溫度中在很高的滑動(dòng)速度下，不用潤(rùn)滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勿需加入潤(rùn)滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時(shí)的良好的潤(rùn)滑劑。
作熱交換器，反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔等設(shè)備
石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好，滲透率低等特點(diǎn)，就大量用于制作熱交換器，反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備。廣泛應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。
作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料
由于石墨的熱膨脹系數(shù)小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確，表面光潔成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用，因而節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟。單晶硅的晶體生長(zhǎng)坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管，棒、板、格棚等元件。
用于原子能工業(yè)和國(guó)防工業(yè)
石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中，鈾一石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動(dòng)力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點(diǎn)，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個(gè)PPM。特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5PPM。在國(guó)防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導(dǎo)彈的鼻錐，宇宙航行設(shè)備的零件，隔熱材料和防射線材料。
石墨還能防止鍋爐結(jié)垢
有關(guān)單位試驗(yàn)表明，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5克)能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。
石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑
石墨經(jīng)過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關(guān)工業(yè)部門。
石墨取代銅做為電極
20世紀(jì)60年代，銅做為電極材料被廣泛應(yīng)用，使用率約占90％，石墨僅有10％左右；21世紀(jì)，越來越多的用戶開始選擇石墨作為電極材料，在歐洲，超過90％以上的電極材料是石墨。銅，這種曾經(jīng)占統(tǒng)治地位的電極材料，和石墨電極相比它的優(yōu)勢(shì)幾乎消失殆盡。是什么導(dǎo)致了這個(gè)戲劇性的變化？當(dāng)然是石墨電極的諸多優(yōu)勢(shì)。
（1）加工速度更快：通常情況下，石墨的機(jī)械加工速度能比銅快2~5倍；而放電加工速度比銅快2~3倍；材料更不容易變形：在薄筋電極的加工上優(yōu)勢(shì)明顯；銅的軟化點(diǎn)在1000度左右，容易因受熱而產(chǎn)生變形；石墨的升華溫度為3650度；熱膨脹系數(shù)僅有銅的1/30。
（2）重量更輕：石墨的密度只有銅的1/5，大型電極進(jìn)行放電加工時(shí)，能有效降低機(jī)床（EDM）的負(fù)擔(dān)；更適合于在大型模具上的應(yīng)用。
（3）放電消耗更?。挥捎诨鸹ㄓ椭幸埠蠧原子，在放電加工時(shí)，高溫導(dǎo)致火花油中的C原子被分解出來，轉(zhuǎn)而在石墨電極的表面形成保護(hù)膜，補(bǔ)償了石墨電極的損耗。
（4）沒有毛刺；銅電極在加工完成后，還需手工進(jìn)行修整以去除毛刺，而石墨加工后沒有毛刺，節(jié)約了大量成本，同時(shí)更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；
（5）石墨更容易研磨和拋光；由于石墨的切削阻力只有銅的1/5，更容易進(jìn)行手工的研磨和拋光；
（6）材料成本更低，價(jià)格更穩(wěn)定；由于近幾年銅價(jià)上漲，如今各向同性石墨的價(jià)格比銅更低，相同體積下，東洋炭素的普遍性石墨產(chǎn)品的價(jià)格比銅的價(jià)格低30％～60％，并且價(jià)格更穩(wěn)定，短期價(jià)格波動(dòng)非常小。更多石墨模具信息可查看http://shhupi.com