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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造成机械加工零件进行表面质量差的原因

　　机械的表面质量是指微观部分被加工表面粗糙度，优劣的表面质量将直接影响到工件的物理，化学和机械性能，主要是在磨损，疲劳性和耐腐蚀性的影响的表面粗糙度。在这里，我们特别分析性能如何影响工件的机械加工表面质量，以及表面质量不佳的原因和解决方案。　　表面质量对机械加工零件性能的影响　　首种方法是减少工件的耐磨性。这是因为工件的摩擦表面不因完全结合到微观粗糙度的存在，彼此仅凸起部分，因此实际的接触面积的实际接触比的摩擦表面的总面积小得多工件。这导致单位应力的接触的一个非常大的部分，增加了工件表面的磨损和变形。较大的表面粗糙度，更显著这种现象。　　再有是降低了一个工件的疲劳工作强度。因为在交变载荷的作用下，不平整的表面进行受力情况并不是通过均匀的，在凹谷部位会产生不同应力主要集中管理现象，导致企业出现心理疲劳纹，疲劳纹越深，工件抗疲劳的能力也就越差。因此，表面粗糙度越差，凹谷处的应力水平就越需要集中，产生的疲劳纹越明显，工件的疲劳设计强度也就越低。　　有所述工件的降低耐腐蚀性。如果工件表面的凹凸增大很多很多次，看起来像一条崎岖不平地面，然后雨后，很容易在低洼雨水积聚。类似地，在工件表面的波谷也容易积聚腐蚀性物质。因此，表面粗糙度是糟糕的是，容易在工件腐蚀。同时，残余表面应力腐蚀裂纹容易产生。　　造成机械加工零件进行表面质量差的原因　　刀具在切削过程中，会在工件表面留下切削痕迹，会产生微小的不均匀性。 因此，不同的加工方法和刀具几何形状会影响表面质量。 此外，工件材料也是影响表面质量的因素之一。 因为刀具的切削会挤压工件，当切屑与工件分离时，就会撕裂。 挤压和撕裂会造成塑性变形，导致工件表面不均匀。 工件形状越强，越容易产生粗糙度。　　在磨削过程中，砂轮的粒度、硬度、修整、磨削速度、磨削径向、进给量和磨削次数、周向进给量和工件轴向进给量、冷却润滑剂等因素对磨削效果的影响。　　提高机加工零件表面质量的可行措施　　首先是要制订科学技术合理的工艺规程，这是为了保证加工件表面工作质量的基础。一般企业来说，所谓科学有效合理的工艺规程要求工艺流程尽量短，定位要准确，定位基准的选取要与教学设计基准相吻合。符合了这些行为特征，才能为加工件表面工程质量得到满足发展要求学生创造前提。　　然后是切割参数，这是为了保证工件表面的质量的关键步骤的一个合理的选择。切割参数包括该切削刀具的切割和进料速率的角度，切割速度和深度。切削参数可以抑制塑性变形的合理选择，保证了工件的加工表面的质量。测试后，选择可以减少一个更大的前角的切割力，以减小塑性变形，塑性材料的加工过程中，有效地提高该工件的表面质量。　　合理地进行选择切削液也是为了保证加工件表面工作质量的一个非常必要条件。在加工生产过程中，切削液起到了润滑、降温和排屑等作用。合理设计选择切削液可以通过降低刀具与加工件之间的摩擦系数，从而不断减小切削力及切削热量，这样我们不止可以有效提高学生表面工程质量，还能够达到减轻刀具磨损，延长其使用寿命。　　此外，在所有工艺中，工艺对工件表面质量的影响是决定性的，工艺在加工表面留下的残余应力将直接影响机器零件的性能。 因此，合理选择工艺对提高工件表面质量具有重要作用，在选择时应考虑加工表面的具体工作条件和可能的失效形式。　　以上是关于机加工零件表面质量的一些常识。只有了解和掌握影响机械加工零件表面质量的因素，才能在生产实践中采取相应的工艺措施，减少由零件加工质量问题引起的表面质量缺陷，从而提高机械产品的性能、寿命和可靠性。

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辨别石墨模具质量

　　石墨模具的类型很多，可以考虑很多客户对产品的要求。石墨作为石墨制品的关键原料，首先要确认产品质量是否达标，那么如何辨别呢？　　原材料的抗拉强度。原材料的抗弯强度是原材料抗压强度的直接体现，表明原材料内部结构的致密性。高韧性原料具有良好的抗充放电损伤能力。对于高精度电极，应尽可能选择抗压强度好的原材料。　　如果原料平均粒径相同，高阻的充放电速率会比低阻的慢。对于平均粒度相同的原料，低阻原料的抗压强度和强度略低于高阻原料。　　物料的平均粒径直接影响物料的出料状况。材料的平均颗粒越小，材料的放电越均匀，放电条件越稳定，表面质量越好。　　平均粒径越小，充放电越对称，充放电标准越稳定，工艺性能越好。铸造模具表层精度低。　　肖氏硬度的材料，在对石墨的潜意识理解中，一般认为石墨是一种比较软的材料。但实际测试数据和应用表明，石墨的硬度高于金属材料。在特种石墨行业，一般的硬度测试标准是肖氏硬度测量，其测试原理与金属不同。由于其层状结构，石墨在切削过程中具有优异的切削性能。其切削力仅为铜的1/3左右，加工表面易于处理。

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石墨加热棒加工技术

　　石墨加热棒的工艺技术特性：　　1、润滑性：石墨棒的润滑性能相似于二硫化钼，摩擦系数小于0.1，其润滑性能随鳞片大小而变，鳞片愈大，摩擦系数愈小，润滑性愈好；　　2、化学稳定性：常温下石墨具有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀。  　　3、特殊的抗热震功能：石墨棒具有良好的抗热震功能，即当温度忽然变化的时分，热膨胀系数小，因此具有良好的热稳定性，在温度急冷急热的变化时，不会发生裂纹；　　4、导热性和导电性：石墨棒具有良好的导热性和导电性。它与普通的资料相比，其导热导电性是相当高的。比不锈钢高4倍，比碳素钢高2倍，比普通的非金属高100倍；

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石墨舟装片房和石墨舟装载房的主要特点

　   石墨舟装片房：用于太阳能行业与PECVD承载车配套、装取硅片、配制中效及高速率过滤器，确保吹出的空气达到净化要求。　　石墨舟工作原理：　　空气通过高速率过滤后，阻尼层均压，使洁净的空气气流垂直单向送入装片工作区，从而保证了工作区内达到工艺要求的洁净度，操作人员在洁净的环境中往石墨舟上装硅片。　　石墨舟主要特点：　　1、能准确的使石墨舟承载装片车定位；　　2、采用不锈钢制造，整机结构坚固可靠；　　3、采用GK系列高速率空气过滤器3只；　　4、PECVD承载车在里面可倾斜15度或旋转180度；　　5、净化风机噪音小于50dB。　　6、保证了工作区内达到工艺要求的洁净度100级。

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石墨电极替代铜电极的理由

　　石墨材料是由石墨质碳组成的炭素材料，是当今工业材料中发展迅猛的材料之一，不但在传统工业产业(冶金、化工，机械)中的使用数量增加，而且其应用己扩展到更广泛的高新科技领域，例如：航天、航空、电子、电化学，通信、核工业、精密机械、生物工程和环境保护等领域。本文研究的石墨材料是电火花加工用的冷等静压成型各向同性高性能石墨电极材料(除特别指明外，凡本文研究的石墨材料均简称石墨)，在国外应用非常广泛，在美国95％以上的电火花加工用户选用石墨作电极材料，在其它工业发达国家如日本和瑞士等国家，石墨在电火花加工用电极材料中也占有主要地位。近年来，石墨作为电极材料在我国汽车、家电、通信和电子等行业制品的模具电火花加工制造领域中的应用日益广泛。石墨的密度约为1．55一1．859／em3，仅为铜密度的1／5，同时石墨可粘接，因此可用于制造形状复杂的大型电极。与铜电极材料相比，石墨具有强度高、电极消耗小和热变形小等优点，特别适合于制造加工带有薄壁、翅片和微细孔等特殊结构的复杂型腔模具用的电极，石墨电极材料已逐渐取代铜电极成为电火花加工用电极材料的主流。 

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石墨模具加工车间除尘

　　1.吸尘管道要统一规划，布局合理。比如车间内吸尘管道的架设，要考虑到加工工艺的特点，与生产相协调，尽量不影响工艺操作。　　2.机床和车间要定期清洗。定期清理机器内堆积的石墨粉尘，做好机床工作台和防尘罩的清洁工作，防止二次污染。　　过滤除尘器是使含尘气体通过一定的过滤材料，将气体中的固体粉尘分离出来的一种除尘设备。　　车间的防尘除尘系统主要包括除尘器、吸尘管和风机。石墨粉尘属于疏水性粉尘，润湿性差，不适合湿法除尘。车间内挥发的石墨粉尘颗粒小，粉尘温度低，无腐蚀性，对除尘器无特殊要求。  　　石墨化学性质稳定，无腐蚀性。所以车间的除尘不需要考虑防毒防腐，主要是降低空气中的粉尘浓度，收集细小粉尘。　　3.石墨加工车间要密封，避免粉尘逸出，污染环境。石墨加工车间的空气中含有石墨粉尘，要经过除尘系统收集净化后才能排出车间。　　4.石墨加工应根据粉尘浓度进行分区加工。不同的机床和不同的加工程序产生不同的浓度。比如锯切时粉尘浓度大，而石墨加工中心加工时粉尘浓度低，因为它有完善的防尘除尘系统，大大减少了粉尘的逃逸。如果锯床和加工中心放在一起，必然会造成加工中心的二次污染，所以区域加工既可以避免相互污染，也便于管理。

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