石墨模具耐热相关

　　1、抗热损伤　　在2000℃时，石墨片模具的抗压强度可以提高一倍，因为在高温下它的抗压强度会随着温度的升高而扩大。　　2. 可扩展性　　石墨的分子结构为扁平六角形、层状、柔韧和延展性。　　3、生产加工　　石墨的机械加工制造性能非常好，可以制成各种复杂、高精度的石墨模具。　　4、热稳定性能　　石墨的熔点为3850±50℃，熔点为4250℃。 即使石墨片模具在高温高压下烧结，其线膨胀系数也不大，对净重的损害也不大。  　　5. 电导和传热　　石墨模具在非常高的温度下可以是绝缘体，因为石墨会随着传热系数随温度的增加而减少。 其传热性能超过金属复合材料（如：铅、铁、钢）。 　　6. 热冲击　　石墨模具所能承受的热冲击强度非常高。 当温度基因突变时，石墨的体积变化不大，不易产生裂纹。　　7.有机化学的稳定性　　石墨耐酸、耐碱、耐腐蚀，常温下不易与大多数金属材料发生反应。　　8.耐磨性和润湿性　　石墨润滑与耐磨性有什么关系？ 这主要与石墨鱼鳞的大小有关。 鱼鳞越大，摩擦阻力越小，润滑性能越好。

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大型石墨件加工注意事项

　一、数控机床加工中应注意的问题。　　1、当工件高度过高时，可以选择使用不同长度的刀片将余料除去。　　2、用平底刀加工平面，可有效地减少加工时间；如果有倾斜度，而且是一个整数，则应用倾斜度刀具加工。　　3、石墨材料硬度高时应选择反铣加工；石墨材料硬度低时应选择顺铣加工；精加工采用反铣加工，精加工采用顺铣加工。　　4、切割器韧性好，硬度低，适合粗加工；韧性差，硬度高，适合精加工。　　二、是石墨制品*件夹具及夹具的选型问题。　　1、对石墨制品*件加工的装夹方法，应合理选择定位基准及装夹方案。在选择基准的时候，要遵循“基准的统一性”和“基准的重合性”两个原则。　　2、所有表面加工尽量用一次定位夹具完成，为了加工工件的各表面，必须选择定位方式。　　3、确定工作台上石墨制品工件的位置时，必须考虑各个位置的加工方法、工具长度和刚度对加工质量的影响。　　4、加工石墨制品所用的夹具，应尽可能选用通用*件装配，并可调节的夹具，可有效地缩短生产准备周期。　　三、安排石墨制品加工顺序应注意的事项。　　1、安排石墨制品加工顺序，应遵循“面后孔”和“面后粗、精”的基本原则。　　2、确定好刀点和换刀点，一旦确定，就不适合更换。　　3、按刀具集中工序加工，可较好地避免重复使用同一把刀具，减少了更换刀具的次数和时间。　　4、对于同轴度要求较高的孔系统，应在一次定位后加工所有孔系统，然后在其他孔系统坐标位置加工，有效消除重复定位造成的误差，提高孔系统的同轴度。

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石墨模具使用寿命

　　是不是总觉得自己使用的石墨模具使用寿命减短了，但自己又不知道是什么原因。　　首先是选材的问题，由于石墨模在热场中的作用是不同的，所以石墨模用的材料必然是不同的。一般情况下，电极、连杆、加热器、加热器螺杆、石墨坩埚、导向筒、导向筒支承环、保温筒等应该采用等静压生产的结构精细、强度高的石墨材料加工，来满足生产的实际需要。  　　第二是设计的不合理，其实在使用石墨模具的过程中出现的一些石墨问题和事故，其实很多是由于设计中的缺陷造成的。所以为了更好地呈现效果，就会要求在石墨模具的设计中，除了材料本身的牌号和规格外，还必须考虑到使用中石墨模具的强度，来确定其几何尺寸。像其它设备，如底盘、反光板、防漏板、上盖板等，可采用挤压或中、粗结构石墨制造，前提是能满足生产中的生产要求。　　第三则是使用方法的不当，在石墨模具使用的诸多问题中，石墨坩埚的破裂占很大比例，在正常情况下，一个“18”或“20”石墨坩埚可用于大约45炉。然而，虽然石墨坩埚在设计、选材、加工、煅烧等方面都没有问题，但使用寿命仍然很短。

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石墨模具设计小知识

　　模具设计制造的要求是:尺寸准确，表面光滑；结构合理，生产效率高，易于自动化；制造容易，使用寿命长，成本低；该设计满足工艺要求，经济合理。　　石墨模具结构设计和参数选择必须考虑刚度、导向、卸料机构、定位方式、间隙大小等因素。模具上的易损件要容易更换。对于塑料模具和压铸模具，还需要考虑合理的浇注系统，熔融塑料或金属的流动状态，以及进入型腔的位置和方向。为了提高生产率，减少流道的浇注损失，可以采用多型腔模具，在一个模具中同时完成多个相同或不同的产品。

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怎样防止封装石墨模具热处理不佳

包装石墨模具球化组织粗大不均匀，球化不完善，组织呈网状、带状和链状碳化物，使封装石墨模具淬火后容易开裂，导致包装石墨模具的报废，需要采取有效的预防措施。下面介绍一下如何防止包装石墨模具热处理不好。石墨模具1.改进锻造工艺或采用正火热处理，以消除原材料中网状碳化物和链状碳化物及碳化物的不均匀性。2.对不能锻造且偏析严重的高碳石墨模具钢进行固溶细化热处理。3.一般来说，应根据石墨模具的工作条件、生产批量和材料本身的强韧性，尽可能选择质量好的石墨模具钢材料。4.合理加料，确保炉内结晶器方坯温度的均匀性。5.锻模坯可制定正确的球化退火工艺规范，可采用淬火回火热处理和快速均质球化退火工艺，且易长时间断裂手制动线。

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高性能石墨高速铣削加工研究

　高性能石墨作为电极材料，具有强度高、电极消耗小、加工速度快、热变形小和加工温度高等优点，在我国汽车、家电、通信和电子等行业制品的模具电火花加工制造中应用日益广泛，尤其在薄壁或微细电极制造和应用方面具有铜电极无法比拟的优势。硬质合金微铣刀高速铣削技术是实现薄壁或微细石墨电极高精度加工的主要手段，但是由于缺乏石墨高速铣削机理、刀具磨损机理以及高速铣削工艺优化等方面的深入研究，实际生产中尚存在很多问题，不能充分发挥高速铣削的优越性。本文根据模具制造业对石墨高速铣削技术的迫切需要，着重从高速铣削切屑形成机理、刀具磨损机理、表面质量、切削力以及典型薄壁结构石墨电极工艺参数优化和编程策略优选等方面对石墨高速铣削加工进行了系统深入的理论和实验研究，并通过典型薄壁结构石墨电极高速铣削加工实例验证了研究成果的合理性和实用性． 　　在石墨高速铣削切屑形成机理研究方面，采用在线摄影法和材料微观分析技术，分别通过石墨正交切削和高速铣削研究，分析了石墨切屑形成过程的基本特征；结合高速铣削微铣刀的单齿极限切削厚度与进给量和径向切深的几何关系，首先建立了高速铣削加工条件与石墨切屑形态、切屑粒度分布、已加工表面形貌、表面破碎率和表面粗糙度的关系；分析了切屑形成过程与切削力特征和刀具磨损的关系，提出了石墨高速铣削机理模型。研究结果表明：在石墨高速铣削过程中，随着单齿极限切削厚度的增加，石墨切屑由以准连续切屑为主逐渐向以挤压颗粒切屑为主和以断裂块屑为主转变；每齿进给量和径向切深通过影响单齿极限切削厚度来改变石墨高速铣削的切屑形成过程，降低每齿进给量和径向切深以及采用逆铣加工可减小石墨表面破碎率；增大切削速度对石墨高速铣削的切屑形成过程的影响较小；采用正前角切削更容易形成大块断裂块屑，后角和螺旋角对石墨切屑形成过程的影响较小：切削力波形随石墨切屑形成方式的变化而变化。采用图像处理法计算表面破碎率，不仅作为石墨已加工表面质量的评价指标，而且作为系统研究石墨高速铣削机理、切削力和刀具磨损的重要研究手段，将其有机地应用于本文的相关研究中。 　　在石墨高速铣削切削力研究方面，结合切削条件变化对石墨高速铣削切屑形成过程、表面破碎率以及后刀面与工件表面的摩擦因数等因素的影响，研究了切削参数、刀具几何角度和石墨材料性能对石墨高速铣削切削力的影响，分析了切削力的时域波形特征和频域分量随刀具磨损的变化趋势，提出了减小切削力的高速铣削工艺参数的基本选择原则。通过基于田口方法的正交实验设计，找出了影响石墨高速铣削切削力的主要因素．获得了以切削力为优化目标的工艺参数极优水平组合。在石墨／硬质合金副的摩擦磨损特性方面，通过采用标准盘销式摩擦实验机进行滑动摩擦磨损实验，以及采用改进型盘销式摩擦磨损实验装置进行磨粒磨损实验，模拟石墨高速铣削时切屑和工件材料与硬质合金刀具表面之间的摩擦磨损特性，研究了石墨／硬质合金副的滑动摩擦磨损行为和磨粒磨损行为，为研究石墨高速铣削的刀具磨损机理提供了摩擦学理论基础。 　　(1)在石墨，硬质合金副的滑动摩擦磨损特性方面，研究了滑动摩擦磨损过程中法向载荷和滑动速度与摩擦副表面特征、摩擦因数和摩擦温度的关系，研究结果表明：硬质合金销表面在摩擦过程中形成了石墨转移膜：硬质合金销的磨损表面具有“抛光”磨粒磨损特征：提高法向载荷和滑动速度，可促进转移膜的形成，并降低摩擦因数和摩擦温度。 　　(2)在石墨／硬质合金副的磨粒磨损特性方面，研究了磨粒磨损过程中WC晶粒度、Co含量、法向载荷、滑动速度和涂层对摩擦副的表面显微形貌、比磨损率和摩擦因数的影响，研究结果表明：硬质合金的磨损表面具有“抛光”磨粒磨损和“微切削”磨粒磨损特征；硬质合金的比磨损率和摩擦因数随WC晶粒度和Co含量的减小而显著降低，随法向载荷增大而增大，但受滑动速度的影响较小；AITiN涂层对石墨高速铣削用硬质合金微铣刀具有抗磨减摩作用，但并不十分显著。(3)通过在摩擦副接触表面上添加石墨切屑，研究了石墨切屑对摩擦副滑动摩擦磨损特性的影响，研究结果表明：石墨切屑可减小摩擦因数和摩擦温度，并使摩擦因数随着法向载荷减小和滑动速度提高而降低。在硬质合金微铣刀高速铣削石墨的刀具磨损和破损研究方面，分析了石墨高速铣削过程中的摩擦学条件，揭示了涂层和非涂层硬质合金微铣刀高速铣削石墨的刀具磨损和破损形态及其机理，研究结果表明涂层早期剥落是涂层的早期破损形式，“抛光”磨粒磨损是涂层硬质合金微铣刀在稳定磨损期的主要磨损机理。研究了WC晶粒度和Co含量对硬质合金微铣刀高速铣削石墨的耐磨粒磨损性和抗冲击性的影响，结果表明硬质合金微铣刀的耐磨粒磨损性随着wC晶粒度和co含量减小而显著提高，但Co含量太少时，又使得硬质合金微铣刀的抗冲击性出现显著下降；7超细晶粒硬质合金O．2ttmWC--8％Co是适合于石墨高速铣削的硬质合金基体材料，为涂层硬质合金微铣刀基体材料优选提供了依据。结合切削条件变化对石墨高速铣削切屑形成过程、表面破碎率以及后刀面与工件表面的摩擦因数等因素的影响，研究了切削参数、刀具几何角度和石墨材料性能对刀具磨损的影响，提出减小刀具磨损的工艺参数优化策略；提出了减小刀具磨损的高速铣削工艺参数的基本策略。通过基于田口方法的正交实验设计，找出了影响石墨高速铣削刀具磨损的主要因素，获得了以实现至小刀具磨损为优化目标的工艺参数极优水平组合。在典型薄壁结构石墨电极的高速铣削工艺研究方面，综合运用全文的研究结果，针对典型薄壁结构石墨电极高速铣削的工艺特点，制定和优选了适用于典型薄壁结构石墨电极高速铣削的粗加工、半精加工和精加工编程策略、加工工艺、工艺参数和加工刀具，并对一个典型薄壁结构石墨电极的高速铣削加工实例，制定了高速铣削加工工艺，编制了CNC高速加工程序，成功地实现了厚度0．3ram、厚高比为l：53_3的薄壁石墨电极的低成本高质量率的高速铣削加工，表面粗糙度Ra仅为0，17ttm。 

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石墨模具主要零件制造

一、石墨模具主要零件的加工流程　　冲裁、锻造、退火、机械加工、磨削、退磁、加工、磨削、抛光。　　二、石墨模具加工主要零件的工艺　　1、磨削：工件的表面磨削和内外磨削必须用高速旋转砂轮完成。　　2、线切割：　　在粉末冶金石墨模具加工中，数控线切割机主要用于加工负模的型腔和模具内孔，或心轴的外表面和模具的冲压。经过热处理后，可以加工出钢和硬质合金。加工后表面粗糙度为Ra0.02，加工精度一般为0.002。　　　　工作原理：线切割是利用线切割电极、计算技术和电火花加工技术实现各种复杂形状的模具加工。线切割采用极细的丝（直径为0.05-0.3）作为工作电极。导线安装在高速旋转的丝绸容器上，并以大约10米/秒的线性速度来回移动穿过丝绸架。该导线与高频电源的负极连接。切割工件与正电极连接，煤油或乳化液用作工作介质。当电极接触金属时，腐蚀发生。如果电极沿规定方向移动，并且移动速度与工件之间的金属线的腐蚀速率(即，没有短路到0)相适应，则可以实现切割目的。　　3、电火花加工：主要用于石墨模具异型腔孔的加工，特别是沿轴线阶梯状异型腔孔的电火花线切割加工不能，只能用电火花线切割加工，还可以加工心轴和上下模冲孔端腔。　　加工原理：金属电火花加工的原理是基于工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象。加工好的负极模具与电源的正极连接，加工好的电极与电源的负极连接。电气化后，电容器充电。当两极逐渐靠近一定距离时，两极之间的介质（矿物油）被撞击。通过电容器，储存在电容器中的能量在非常短的时间内释放，导致在火花通道中瞬时产生大量的热能，使得工件表面上的金属受到部分熔化和气化的腐蚀，公园不断产生，金属不断被侵蚀。一般来说，作为正极的金属的腐蚀速度比负极快，所以负极模具被不断腐蚀，其腔体会变得与电极的形状相似。　　　　4、硬质合金模具制造：　　使用硬质合金作为负模可以大大提高模具的使用寿命，但是由于硬质合金的可加工性差，硬质合金通常直接制造成接近负模的形状，留下一定的加工余量，然后进入并磨削。电气加工。金刚石砂轮通常用于磨削碳化物。在普通磨床上使用金刚石砂轮时，砂轮的转动应平稳。安装砂轮锥度的径向跳动不应超过0.00毫米。当发现砂轮变形时，应立即修整砂轮。砂轮进给量不要太大，通常为0.02-0.03m.M，砂轮转速应为15~25m/s（根据砂轮直径，可据此计算转数）。　　三、石墨模具零件的加工工艺　　对于负压模、芯棒和上模和下模冲压，可根据图纸通过锻造和退火改善材料结构，并可加工坯料的端面、内径和外径。切削加工时必须留有加工余量。热处理后，内、外端和端部都要磨损。然后去消磁。必要时，进行电加工、数控铣床，然后研磨或抛光。

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石墨材料的高温使用性能

　石墨材料的特性及应用范围　　　　炭素材料是以碳元素为主的无机非金属材料，其中炭材料基本上是由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则主要是由石墨质碳组成的材料，石墨又分为天然石墨和人造石墨两类。　　石墨材料主要是由多晶石墨构成。石墨是以一种碳原子之间呈六角形平面网格的层状晶体。虽然石墨属于无机非金属材料，但因它具有良好的热电传导性而被称为半金属，石墨具有比某些金属还要高的热电传导性，同时具有远比金属低的热膨胀系数，很高的化学稳定性，这就使它在工程应用中具有重要的价值。石墨在非氧化性介质中是化学惰性的，具有很好的耐腐蚀性，除了强酸和强氧化性介质外，石墨不受其它酸碱盐的腐蚀、不与任何有机化合物应。　　石墨材料又是一种耐高温材料，在高温下石墨不会熔化，气化温度非常高，只是在常压下3350 18开始升华变成气体。一般材料在高温下强度逐渐降低，而石墨在2 500'C以内，它的强度随温度升高而增加，在2000℃以上，其强度较常温强度增大一倍，石墨材料还具有优异的抗热震性能，所以石墨材料作为高温材料有其独特的优越性。　　由于石墨材料具有高温强度高、导电传热、抗热震性、耐腐蚀性、润滑性好等优点，它已成为国民经济发展中不可缺少的结构材料、高温材料、导电材料、抗磨材料和功能材料。当前，石墨材料已广泛应用于冶金、化工、电子、电器、机械以及核能和航空航天工业等部门，可作电极、电解阳极、铸模和高温轴承；原子核反应堆中作为中子减速材料和核燃料的表面涂层；在宇航领域，石墨材料可用于人造卫星天线、航天飞机机壳以及火箭发电机喷管喉衬等部件。　　石墨材料在高温下发生的物理化学变化以及高温使用特点：　　石墨材料的化学性质稳定，因此是一种耐腐蚀材料。但在一定条件下，碳也会和其他物质发生作用，其主要反应有：在高温下与氧化性气氛或强氧化性酸中发生氧化作用；在高温下熔解于金属并生成碳化物；生成石墨层间化合物。　　在常温下，炭与各种气体不发生化学反应在350℃左右，无定形炭即有睨显的氧化反应，石墨在450℃左右也开始发生氧化反应。石墨化程度愈高，石墨的晶体结构愈完整，其反应活化能大，抗氧化性能好，在800~C以内，达到同一氧化速度的温度，石墨材料约比炭材料高50～100℃在同一材料内，粘结剂炭有优先氧化的倾向，所以氧化反应进行到一定程度时，骨料颗粒会发生脱落。在较低的温度下，如空气供给充足，炭和石墨材料则主要进行如下反应：C+O 2—C O 2在较高的温度下，炭和石墨材料又开始发生如下反应：C+1／ZO 2一C O赤热的炭和石墨材料与水蒸气约在700℃左右开始反应：C+H 2O—C O+H 2C+2 H 2O—C 0 2+2 H 2赤热的炭和石墨材料与C O。的氧化反应在更高的温度下才能进行：C+C O 2—2 C 0炭与气体之间反应应属于气固反应，氧化反应速度与当时的反应面积大小、材料的气孔率及气体压力等因素有关，其反应速度既取决于表面的化学反应速度，也与气体分子向材料内扩散有关。若材料的气孔率高，特别是开气孔率多时，气体分子容易扩散到材料内部，参与反应的表面积大，氧化速度就快，当使用温度低时，氧化反应速度不高，气体分子有足够的时间扩散到材料内部，这时氧化反应速度与材料的气孔结构及反应活性有关。当温度高于8 00~C时化学反应速率快，而气体分子向材料气孔内扩散却因热运动而减慢，氧化反应只在表面进行，氧化速率受表面气流速度所支配与材料种类关系较小。石墨材料所含杂质对氧化反应起催化作用，所以高纯石墨与普通石墨的氧化性有睨显。差别。(b)碳化物的生成在高温下碳熔解于F e、A 1、M o、C r、N i、T i等金属和B、si等非金属中生成碳化物。(c)石墨层间化合物的生成石墨的碳原子在其层面内是通过共价键牢固地连接在一起的，而在层间则靠较弱的范德华力结合。因此，在石墨的层间插入各种分子、原子、离子而不破坏其二维晶格，仅使层间距增大，可以制成一种石墨特有的化合物称为石墨层间化合物，制造石墨层间化台物通常采用天然鳞片石墨为原料。在石墨层间化合物中已得工业上广泛应用的是柔性石墨。柔性石墨不仅具有自润滑性和耐高温性，还具有柔韧性、可饶性和压缩回弹性，可作为精炼炉、高温炉的绝热材料，并广泛用作密封材料。为了提高柔性石墨的抗氧化性，在柔性石墨中加入硼酸、热固树脂、无机物胶体等粘合剂。由此可见，炭素材料在非氧化性介质中集耐热性、导电性于一体，但在氧化性占优势的环境中，温度高于627K就开始发生氧化反应，并且随着温度的升高，氧化速度加快，结构因此而受到腐蚀、破坏、影响其高温下的使用。所以，石墨材料的抗氧化保护问题正在受到广泛重视。

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石墨模具氧化速率

　　虽然石墨具有优异的抗氧化性，但是石墨材料的氧化是模具损坏的首要原因。　　因此，石墨材料的杂质含量越少越好。　　材料中的杂质主要是各种金属元素，大部分金属元素对石材的氧化起催化作用。　　材料的孔隙率越低越好，孔径越小，尤其是开孔率。这是因为石墨材料的氧化过程与氧化气体的扩散速率有关，氧化速率受氧化气体的扩散速率控制。　　抗氧化处理.　　一般用抗氧化剂，都是一种油性液体。成分为耐高温纳米陶瓷颗粒，在石墨模具使用温度低于1300℃的氧化环境中抗氧化效果优越。各种型号的石墨模具用石墨模具抗氧化保护剂浸渍后，其液体能渗透到石墨模具的孔隙中，在石墨模具的孔隙和表面形成一层约0.02mm的抗氧化保护膜，能有效隔绝空气与石墨模具直接接触，引起氧化反应。　　因此能有效抵抗石墨模具的氧化，延长石墨模具使用寿命90%左右。　　石墨的化学结构决定了它非常好的性能，在各个行业都有非常好的表现。以上是延长石墨模具使用寿命的方法。

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石墨模具应用

　　石墨模具的应用目前，石墨模具已广泛应用于以下几个方面:　　1.用作耐腐蚀材料:石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊处理的石墨具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低的特点，广泛应用于换热器、反应罐、冷凝器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备中；　　2.用于铸造、翻砂、压膜和高温冶金材料。石墨通常用于粉末冶金工艺，如硬质合金生产，因为它的膨胀系数小，能够承受冷热变化。石墨通常用于制造哑光膜和钢包。晶体生长、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等。此外，石墨还可用作真空熔炼的石墨保温板和底座，以及高温电阻炉的管、棒、板、栅等部件；　　3.石墨作为一种防垢防锈材料；可以防止锅炉结垢。有关单位的试验表明，在水中加入一定量的石墨粉可以防止锅炉结垢；　　4.导电材料:石墨广泛应用于电器行业，如电极、电刷、碳棒、碳管整流器阴极、石墨垫圈、电话配件、电视显像管层等。　　5.石墨作为一种耐磨和润滑材料，在机械工业中常用作润滑剂。许多输送腐蚀性介质的设备广泛使用石墨材料制造活塞环、密封圈和轴承。运转时无需添加润滑油。石墨也是许多金属加工的良好润滑剂；

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