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機械工業(yè)中會用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工模具,達到火車車輪,小刀精密零部件都可以使用石墨模具。石墨模具可以多次重復使用,脫模后的鑄件具有較高的光潔度,有的無需進一步加工即可使用。
石墨材料的優(yōu)良特型:
(1)耐高溫:石墨的熔點為3850±50℃,沸點為4250℃,即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,重量的損失很?。?
(2)具有優(yōu)良的導電、導熱性:石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍,導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料,其導熱系數(shù)比一般非金屬大上百倍,比碳素鋼大2倍,良好的導熱性使整個模具工作時傳熱均勻;
(3)具有較高的機械強度,石墨強度在2500℃以下隨溫度的升高而增大,在2000℃時,石墨的強度提高一倍,可承受較大的工作壓力;
(4)化學穩(wěn)定性:石墨在常溫下具有良好的化學穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機溶液的腐蝕。在熱壓過程中會生成C0、C02的保護氣體層,對鉆頭胎體起保護作用;
(5)石墨具有的耐化學腐蝕目一不被大多數(shù)金屬溶液所浸潤,不與大多數(shù)金屬發(fā)生低溫反應(yīng)的特性,可以在熱壓時金屬不會粘住模具,易于脫模,模具可以重復使用;
(6)抗熱震性、熱膨脹系數(shù):石墨在常溫下使用時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞,溫度突變時,石墨的體積變化不人,不會產(chǎn)生裂紋。石墨較小的熱膨脹系數(shù)作為熱壓模具的好處:其一是模具能經(jīng)受溫度的急劇變化而不開裂;其二是在熱壓后因鉆頭胎體的膨脹系數(shù)火于石墨模具,所以在胎體與模具之間會形成一條縫隙,這樣很容易脫模,不損壞石墨模具。近年來高速銑削突破了傳統(tǒng)銑削難以加工高硬、高強、高韌模具材料的限制。
各種各樣的石墨模具在制成型后,大小和形狀不一,但制成型的石墨模具都要經(jīng)過焙燒和石墨化,這樣多少會給石墨模具帶來一定程度的變形或者彎曲、碰損或者掉角,有的石墨模具表面上還會沾附一些填充料或者保溫料,致使石墨模具顯得粗糙不行,如果不經(jīng)過一定方法和機械加工還不能更好的使用。比如,用于電爐冶煉的石墨電極需要在產(chǎn)品兩端車制供連續(xù)使用時聯(lián)結(jié)用的接頭螺紋孔,并需另外特別加工聯(lián)結(jié)兩根石墨電極用的帶螺紋的接頭;有的石墨模具要求按圖紙加工成特殊的形狀和規(guī)格(也就是所謂的石墨異形件),并且達到所要求的表面光潔度。因此,各類不同品種的產(chǎn)品有不同的機械加工要求。石墨模具其實就是用針狀焦或者石油焦等為基本原料加工而成,其大致的生產(chǎn)過程是以煤瀝青和真空膠作結(jié)合劑,經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、高壓機加工而制成。
石墨模具的抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度
抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度模具在使用過程中經(jīng)常受到強度較高的壓力和彎曲的作用,因此要求模具材料應(yīng)具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下,進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近于模具的實際工作條件(例如,所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合)。如果胎體是鐵基的,在胎體和模具之間會發(fā)生強烈的反應(yīng)和溶解現(xiàn)象,產(chǎn)生胎體熔液和石墨粘連,損壞石墨模具??箯澰囼灥牧硪粋€優(yōu)點是應(yīng)變量的值大,能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。