如何制作石墨模具，石墨模具有怎样的成型方式

2025-03-04 00:18:13

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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精确，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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