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石墨电极与传统铜电极的设计不同。许多模具厂通常在铜电极的粗加工和精加工有不同的预留量,而石墨电极则使用几乎相同的预留量,这减少了CAD/CAM和机器加工的次数,单是这个原因,就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。
模具厂由铜电极转用石墨电极后,应该清楚的是该如何使用石墨材料以及考虑其他相关因素。如今部分群基火花机客户采用石墨以电极放电加工,这免除了模具型腔抛光和化学物品抛光的工序却仍然能达到预期的表面光洁度。
石墨具有以下铜无法比拟的特性:
加工速度:高速铣粗加工较铜快3倍;高速铣精加工较铜快5倍
可加工性好,能实现复杂的几何造型
重量轻,密度不足铜的1/4,电极容易夹持
可减少单个电极的数量,因为可捆绑做成组合电极
热稳定性好,不变形无加工毛刺
石墨在大自然中非常普遍,并且石墨烯是人类已知强度高的物质,但科学家可能仍然需要花费数年甚至几十年时间,才能找到一种将石墨转变成大片石墨烯“薄膜”的方法,从而可以用它们来为人类制造各种有用的物质。据科学家称,石墨烯除了异常牢固外,还具有一系列的特性,石墨烯还是目前已知导电性能出色的材料,这使它在微电子领域也具有的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。
应用领域:
(1)用于电弧炼钢炉;我国电炉钢产量约占粗钢产量的18%左右,炼钢用石墨电极占石墨电极总用量的70%~80%。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,利用电极端部和炉料之间引发电弧所产生的高温热源来进行冶炼。
(2)用于矿热电炉;矿热电炉主要用于生产工业硅和黄磷等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,在料层内形成电弧,并利用炉料自身的电阻所发出的热能来加热炉料,其中要求电流密度较高的矿热电炉需用石墨电极,例如每生产1t硅需消耗石墨电极约100kg,每生产1t黄磷需消耗石墨电极约40kg。
(3)用于电阻炉;生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都属于电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻又是被加热对象,通常,导电用的石墨电极嵌入电阻炉端部的炉头墙中,用于此处的石墨电极不连续消耗。
(4)用于制备异型石墨产品;石墨电极的毛坯还用于加工成各种坩埚、模具、舟皿和发热体等异型石墨产品。
虽说石墨是易切削的材料,但对刀具的损耗特别大,而且加工过程中产生的粉尘不仅会磨损机床内部零件(丝杠、导轨等),甚至会威胁操机人员的身心健康,所以石墨材料的加工需要使用密封性能良好的加工设备。石墨雕铣机则拥有良好的密封性,根据石墨材料的加工特性,配备了多重防护,在导轨面上安装了多层防护盔甲,有效保护丝杠导轨;配有率的集尘系统,有效吸收石墨粉尘 。在其他方面,石墨雕铣机的铸件结构稳定,加工精度高,使用寿命长,可以满足机床重切削或者高速切削的需求。
石墨具有的良好的中子减速性能,在原子反应堆中被用作减速器。铀-石墨反应堆是应用广泛的原子反应堆之一,石墨完全可以满足核电反应堆用减速材料具有高熔点、稳定性和耐腐蚀性的要求。在工业中,石墨还被用来生产固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙导航设备的部件,绝缘和防辐射材料。
在特种石墨行业中,通用的硬度检验标准是肖氏硬度测量法,其测试原理与金属的测试原理不同。虽然我们在对石墨的潜意识认识中,一般会它认为是一种比较软的材料。但实际的测试数据及应用情况显示,石墨的硬度要比金属材料高。由于石墨的层状结构,使其在切削过程中有非常的切削性能,切削力仅为铜材料的1/3左右,机械加工后的表面易于处理。
后呢是石墨电极材料的平均颗粒直径,石墨电极材料的平均颗粒直径直接影响到材料放电的状况。材料的平均颗粒越小,材料的放电越均匀,放电的状况越稳定,表面质量越好。颗粒越大,放电的速度就越快,粗加工的损耗越小。主要是放电过程的电流强度不同,导致放电的能量大小不一。但是放电后的表面光洁度也会随着颗粒的变化而变化。
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