كيف تصنع قالب الجرافيت؟

يلعب قالب الجرافيت دورًا مهمًا في الصناعة الحديثة. لديها مقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية، والتوصيل الحراري الممتاز، ومعامل التمدد الحراري المنخفض والاستقرار الكيميائي الممتاز. هذا يجعل قالب الجرافيت يستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل صب المعادن وتصنيع الزجاج وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، في ضغط المنتجات الزجاجية مع قالب الجرافيت ، يمكن لقالب الجرافيت أن يجعل الزجاج يسخن بشكل موحد ويتشكل. ويمكنه إنتاج منتجات زجاجية عالية الدقة.

خصائص مواد الجرافيت واختيارها

تتميز مواد الجرافيت بالعديد من الخصائص الفريدة. مقاومته الممتازة لدرجات الحرارة المرتفعة، ويمكنه الحفاظ على خصائص ميكانيكية جيدة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. ويمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات المئوية. وهذا يجعلها قادرة على التكيف مع مجموعة متنوعة من عمليات المعالجة في درجات الحرارة العالية. يتمتع الجرافيت بتوصيل حراري جيد ويمكنه نقل الحرارة بسرعة وبشكل متساوٍ. ويساعد ذلك على الحفاظ على توازن درجة الحرارة أثناء عملية تشغيل القالب وتقليل عيوب المنتج الناجمة عن السخونة الزائدة أو التبريد المنخفض الموضعي. وفي الوقت نفسه، فإن معامل التمدد الحراري للجرافيت منخفض للغاية. وثبات أبعاده مرتفع عندما تتغير درجة الحرارة. وهذا يمكن أن يضمن دقة القالب. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الجرافيت أيضًا باستقرار كيميائي جيد. ليس من السهل التفاعل في معظم الوسائط الكيميائية مثل الأحماض والقلويات. ويمكنه مقاومة تآكل السائل المعدني والسائل الزجاجي.

نقاء مادة الجرافيت وحجم جسيماتها

عند اختيار مواد الجرافيت، يجب مراعاة العديد من العوامل التي تحتاج إليها. الأول هو نقاء المادة. الجرافيت عالي النقاء لديه أداء أفضل. يمكن أن يقلل محتوى الشوائب المنخفض من التأثير السلبي على أداء القالب. على سبيل المثال ، بالنسبة لبعض قوالب الجرافيت عالية الدقة المستخدمة في تصنيع المنتجات الإلكترونية ، عادة ما يكون نقاء الجرافيت مطلوبًا فوق 99.9%. والثاني هو حجم جسيمات الجرافيت. يؤثر حجم الجسيمات المختلفة للجرافيت على قوة وكثافة وخصائص معالجة القالب.

جرافيت ناعم يتمتع بقوة عالية وسطح أملس، وهو مناسب لصنع القوالب ذات الأشكال المعقدة ومتطلبات الدقة العالية. يتميز الجرافيت الخشن بنفاذية جيدة للغاز وقابلية جيدة للتشغيل الآلي. وهو مناسب لبعض أجزاء القوالب التي لا تتطلب قوة عالية بشكل خاص ولكنها تحتاج إلى معالجة سريعة. وعلاوة على ذلك، تحتاج إلى اختيار مواد الجرافيت ذات مقاومة الصدمات الحرارية والموصلية الكهربائية وغيرها من الخصائص الخاصة. (وفقًا لبيئة الاستخدام المحددة ومتطلبات المعالجة للقالب). على سبيل المثال، في إنتاج قوالب صب المعادن، قد يكون التركيز أكثر على ثبات ومقاومة التآكل لمواد الجرافيت في البيئات المعدنية ذات درجة الحرارة العالية. بالنسبة لبعض القوالب الخاصة مثل كيفية صنع المجوهرات المعدنية، قد تكون هناك متطلبات أعلى لدقة القالب وتشطيب سطحه. وهذا يؤثر على اختيار مواد الجرافيت.

تكنولوجيا معالجة قالب الجرافيت

معالجة القطع

معالجة القطع هي الرابط الأساسي لإنتاج قوالب الجرافيت. طرق القطع الشائعة الاستخدام هي القطع الميكانيكي والقطع بالليزر. القطع الميكانيكي، مثل النشر، مناسب للقطع الأولي لمواد الجرافيت كبيرة الحجم. يمكنك استخدام أدوات مثل شفرات المنشار الماسية. أثناء عملية النشر، يجب الانتباه إلى التحكم في سرعة القطع ومعدل التغذية لتجنب احتراق وانهيار حافة مواد الجرافيت بسبب الحرارة الزائدة.

بالنسبة لأجزاء قوالب الجرافيت ذات الدقة العالية والشكل المعقد، فإن القطع بالليزر له مزايا واضحة. يمكن أن يحقق القطع بالليزر قطعًا عالي الدقة. عرض القطع ضيق، والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة. يمكنه قطع مجموعة متنوعة من الأشكال المعقدة، مثل الخطوط العريضة الدقيقة والفتحات الضيقة وما إلى ذلك. أثناء القطع بالليزر، يجب عليك ضبط المعلمات مثل طاقة الليزر وسرعة القطع بشكل معقول. وفقًا لسمك وخصائص مواد الجرافيت لضمان جودة القطع. يمكن لمصنعي الجرافيت قطع أي قوالب جرافيت تحتاجها حسب الطلب بناءً على الرسومات.

التصنيع الآلي بالتحكم العددي

تعتمد معالجة قالب الجرافيت بشكل أساسي على تكنولوجيا معالجة التحكم العددي. طحن التحكم العددي هو طريقة تصنيع شائعة الاستخدام. من خلال كتابة برنامج تحكم رقمي دقيق، يمكن تشكيل العديد من هياكل القوالب المعقدة مثل السطح والتجويف. في عملية الطحن، من الضروري اختيار الأداة المناسبة. مثل الأداة المطلية بالماس، والتي تتميز بصلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل. ويمكنها تحسين كفاءة المعالجة ودقة المعالجة بشكل فعال.

بسبب النسيج الهش لمادة الجرافيت، من الضروري استخدام عمق قطع أصغر. ويمكنه تغذية الكمية أثناء المعالجة لتجنب قوة الصدمة المفرطة للأداة على مادة الجرافيت. ويؤدي ذلك إلى كسر الشفرة وتلف المادة. وفي الوقت نفسه، يجب استخدام نظام تبريد وتزييت جيد لتقليل تآكل الأداة وتوليد غبار الجرافيت. على سبيل المثال، لا يمكن أن يضمن استخدام الهواء المضغوط أو سائل التبريد الخاص للتبريد والتشحيم التقدم السلس لعملية المعالجة فحسب، بل يمكن أيضًا إزالة حطام الجرافيت المتولد أثناء عملية المعالجة في الوقت المناسب. وهذا يمكن أن يمنع تأثيره الضار على دقة المعالجة ومعدات أداة الماكينة.

معالجة السطح

تعتبر المعالجة السطحية لقالب الجرافيت مهمة جدًا لتحسين أداء القالب وعمره التشغيلي. طرق المعالجة السطحية الشائعة هي معالجة الطلاء ومعالجة التلميع. يمكن طلاء سطح قالب الجرافيت بطبقة من مواد عالية الحرارة ومقاومة للتآكل ومقاومة للتآكل. مثل طلاء كربيد السيليكون، وطلاء نيتريد البورون، إلخ. وتشمل طرق الطلاء ترسيب البخار الكيميائي (CVD) والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD). الطلاء بالحرارة القابلة للذوبان القابل للذوبان مزايا سمك الطلاء الموحد وقوة الربط القوية. هذا يمكن أن يحسن بشكل فعال مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل لقالب الجرافيت. يتميز طلاء PVD بخصائص درجة حرارة الترسيب المنخفضة، والتأثير القليل على مصفوفة القالب، وما إلى ذلك. هذا مناسب لبعض قوالب الجرافيت ذات متطلبات الدقة العالية وغير مناسب للمعالجة بدرجة حرارة عالية.

يمكن أن يؤدي التلميع إلى تنعيم سطح قالب الجرافيت وتقليل خشونة السطح. ويقلل أيضًا من التصاق السائل المعدني أو مواد المعالجة الأخرى على سطح القالب. ويمكنه تحسين أداء التحرير وجودة سطح المنتج. يمكن أن يكون التلميع تلميعًا ميكانيكيًا أو تلميعًا كيميائيًا أو تلميعًا كهربائيًا وطرقًا أخرى. وفقًا لمتطلبات دقة السطح وخصائص شكل القالب لاختيار عملية التلميع المناسبة. على سبيل المثال ، بالنسبة للقوالب الزجاجية البصرية ذات متطلبات خشونة السطح العالية للغاية ، يمكنك استخدام طريقة التلميع الكيميائي الميكانيكي المركب لإزالة الخشونة المجهرية للسطح من خلال التآكل الكيميائي. ثم زيادة تحسين تشطيب السطح عن طريق التلميع الميكانيكي.

 صب قوالب الجرافيت

قالب الجرافيت الصب هو عملية حقن معدن سائل أو مواد أخرى في تجويف قالب الجرافيت. وهذا يحصل على المنتج المشكّل بعد التبريد والتصلب. قبل الصب، يجب تسخين قالب الجرافيت مسبقًا. تتراوح درجة حرارة التسخين المسبق العامة بين 200-500 ℃. والغرض من ذلك هو تقليل الفرق في درجة الحرارة بين القالب والمادة السائلة عالية الحرارة. ولمنع وجود عيوب في المادة السائلة بسبب التبريد الحاد أثناء الحقن. مثل العزل البارد، والصب غير الكافي، وما إلى ذلك. ولكن أيضًا لتحسين عمر خدمة القالب.

أثناء عملية الصب، يجب تصميم موضع وحجم البوابة والرافعة بشكل معقول. دور البوابة هو توجيه المادة السائلة للتدفق بسلاسة في تجويف القالب. يجب اختيار موضعها في الجزء المواتي للمادة السائلة التي تملأ التجويف. ويمكن التأكد من أن حجم البوابة مناسب. ولتجنب صعوبة ملء القالب بسبب البوابة الصغيرة. أو أن يكون معدل تدفق المادة السائلة سريعًا جدًا، مما يؤدي إلى حدوث اضطراب وتسجيل وعيوب أخرى. يتم استخدام الناهض بشكل أساسي لتعويض انكماش حجم المواد السائلة في عملية التبريد والتصلب. وهذا يمنع ظهور ثقوب الانكماش والانكماش والعيوب الأخرى في الصب. يجب تصميم حجم الناهض وارتفاعه وفقًا لشكل الصب وحجمه وخصائص التصلب الخاصة بالصب.

اعتبارات تصنيع قوالب الجرافيت

عند اختيار مادة الصب، يجب مراعاة ملاءمتها مع قالب الجرافيت. على سبيل المثال، بالنسبة لصب المعادن ذات درجة الانصهار المنخفضة مثل الألومنيوم والمغنيسيوم، فإن قوالب الجرافيت تتمتع بقدرة جيدة على التكيف. أما بالنسبة لصب بعض المعادن ذات درجة الانصهار العالية مثل الحديد والسبائك القائمة على النيكل، وما إلى ذلك، فمن الضروري إجراء معالجة خاصة لقوالب الجرافيت أو اختيار مواد جرافيت عالية الأداء لتحمل تآكل وتآكل السوائل المعدنية ذات درجة الحرارة العالية.

في نفس الوقت، في عملية الصب للتحكم الصارم في معلمات عملية الصب. مثل درجة حرارة الصب وسرعة الصب ودرجة حرارة القالب وما إلى ذلك. ستؤدي درجة حرارة الصب العالية إلى زيادة شفط وأكسدة المادة السائلة. وقد يؤدي أيضًا إلى تآكل مفرط في قالب الجرافيت. إذا كانت درجة حرارة الصب منخفضة للغاية، فإن سيولة المادة السائلة ستصبح ضعيفة. ويصعب ملء التجويف. من السهل أن تؤدي سرعة الصب السريعة جدًا إلى حدوث اضطرابات وتآكل في التجويف. وقد تؤدي سرعة الصب البطيئة جدًا إلى عدم كفاية الصب ومشاكل أخرى. يجب أيضًا الحفاظ على درجة حرارة القالب ضمن نطاق مناسب لضمان أن تكون عملية التصلب للمواد السائلة في القالب طبيعية، ويتم الحصول على مصبوبات ذات تنظيم موحد وأداء جيد.

تجميع قالب الجرافيت وتصحيح أخطاءه

تجميع قالب الجرافيت هو عملية تجميع كل جزء معالج وفقًا لمتطلبات التصميم. قبل التجميع، يجب تنظيف كل جزء وفحصه لإزالة الشوائب السطحية وبدل المعالجة. للتأكد من أن دقة الأبعاد وجودة السطح للأجزاء تفي بالمتطلبات. عند التجميع، يجب استخدام أدوات وطرق التجميع المناسبة للتأكد من أن موضع تركيب كل مكون دقيق ومتصل بإحكام. على سبيل المثال، بالنسبة لبعض الأجزاء المتصلة بواسطة البراغي، من الضروري التحكم في عزم شد البراغي. لتجنب تشوه القالب أو فشل التوصيل بسبب الإحكام الشديد أو الارتخاء الشديد.

بعد اكتمال التجميع، تحتاج إلى تصحيح الأخطاء. يتضمن التصحيح بشكل أساسي فحص حركة فتح وإغلاق القالب للتأكد من أن القالب يمكن فتحه وإغلاقه بسلاسة. كما أن شوط الفتح والإغلاق وسرعة الفتح والإغلاق يفيان بمتطلبات العملية. في الوقت نفسه، يجب اختبار نظام التبريد ونظام التسخين (إن وجد) للقالب للتحقق مما إذا كان يمكن أن يعمل بشكل طبيعي. وما إذا كان التحكم في درجة الحرارة دقيقًا.

على سبيل المثال، في قالب الحقن، يعد التشغيل الجيد لنظام التبريد أمرًا ضروريًا للتحكم في دورة التشكيل وجودة المنتج. ومن الضروري ضمان عدم إعاقة قناة مياه التبريد من خلال التصحيح. ويمكن أن يلبي تدفق ودرجة حرارة وسيط التبريد احتياجات تبديد الحرارة للقالب. بالنسبة لقوالب الصب، من الضروري التحقق مما إذا كانت آلية الطرد مرنة وموثوقة. ويمكنها إخراج الصب بنجاح من تجويف القالب بعد التصلب. في عملية تصحيح الأخطاء، إذا تم العثور على المشكلة، يجب تعديلها وإصلاحها في الوقت المناسب حتى تفي مؤشرات أداء القالب بمتطلبات التصميم.

 مراقبة الجودة والاختبار

تعمل مراقبة الجودة من خلال العملية الكاملة لإنتاج قوالب الجرافيت. في رابط فحص المواد الخام، يجب اختبار مؤشرات أداء مواد الجرافيت. مثل النقاء، والكثافة، وحجم الجسيمات، وما إلى ذلك، للتأكد من أن المواد الخام تلبي متطلبات الإنتاج. في عملية المعالجة، يجب فحص جودة المنتج في كل عملية معالجة. مثل دقة الأبعاد بعد القطع، ودقة الشكل بعد المعالجة وخشونة السطح، وما إلى ذلك. وينبغي استخدام معدات القياس مثل أدوات القياس ومقاييس الملامح ومقاييس الخشونة للقياس الدقيق. وينبغي تصحيح حالات عدم التسامح في الوقت المناسب.

بعد صنع قالب الجرافيت، يجب إجراء اختبار أداء شامل. بالنسبة لقالب الصب بالقالب، فإن صب القوالب يمكن إجراء اختبار لمراقبة جودة صب الصب. والتحقق مما إذا كانت هناك عيوب مثل المسام وثقوب الانكماش والشقوق وما إلى ذلك. وقياس ما إذا كانت دقة أبعاد الصب تفي بالمتطلبات. بالنسبة لقالب الحقن، يتم إجراء اختبار القولبة بالحقن للتحقق من جودة مظهر المنتجات البلاستيكية، ودقة الأبعاد، وأداء الفتح والإغلاق للقالب.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إجراء اختبارات الأداء الحراري على قوالب الجرافيت. مثل اختبارات التوصيل الحراري، واختبارات معامل التمدد الحراري، وما إلى ذلك. لتقييم أداء القوالب في بيئة درجة حرارة العمل الفعلية. من خلال مراقبة الجودة الصارمة والاختبار، يمكن ضمان جودة وموثوقية قالب الجرافيت. ويمكنك تحسين تأثير استخدامه وعمر الخدمة في الإنتاج الصناعي.

 صيانة قالب الجرافيت وصيانته

يحتاج قالب الجرافيت إلى صيانة وصيانة دورية أثناء الاستخدام. بعد كل استخدام، من الضروري تنظيف البقايا المعدنية المتبقية وخبث الزجاج والشوائب الأخرى على سطح القالب في الوقت المناسب. يمكن نفخها بالهواء المضغوط وتنظيفها بالفرشاة. بالنسبة لبعض الأوساخ التي يصعب إزالتها، يمكنك استخدام مذيب كيميائي مناسب للتنظيف. ولكن يجب ملاحظة أن المذيب لا يمكن أن يسبب تآكل قالب الجرافيت.

في عملية الاستخدام طويل الأمد، قد يظهر على قالب الجرافيت تآكل، أو تآكل طلاء السطح ومشاكل أخرى. عندما يتبين أن سطح القالب متآكل قليلاً، يمكنك إصلاحه عن طريق التلميع وغيره من الطرق لاستعادة تشطيب سطحه ودقة أبعاده. بالنسبة للأجزاء التي يسقط منها الطلاء، يجب إعادة طلائها في الوقت المناسب لضمان أداء القالب. وفي الوقت نفسه، من الضروري التحقق بانتظام من السلامة الهيكلية للقالب. مثل التحقق مما إذا كان تجويف القالب واللب به تشوه وتشقق وظواهر أخرى. وإصلاح أو استبدال الأجزاء في الوقت المناسب عند اكتشاف المشكلة.

بالإضافة إلى ذلك، يجب الانتباه إلى الظروف البيئية عند تخزين قالب الجرافيت. ويجب تخزينه في بيئة جافة وجيدة التهوية لتجنب الرطوبة والأكسدة. عند التخزين، يمكنك وضع طبقة من الزيت المضاد للصدأ أو عامل الحماية على سطح القالب لمنع سطح القالب من الصدأ أو التلوث بالشوائب الأخرى. من خلال تدابير الصيانة والصيانة العلمية والمعقولة، يمكن إطالة عمر خدمة قوالب الجرافيت. ويمكن تخفيض تكاليف الإنتاج، ويمكن تحسين كفاءة الإنتاج.

 الخاتمة

يعد إنتاج قالب الجرافيت عملية معقدة تتضمن العديد من الروابط والتقنيات. من خصائص مواد الجرافيت من البحث والاختيار، إلى تطبيق تكنولوجيا المعالجة المتقدمة، إلى الصب الدقيق، والتجميع والتشغيل، ومراقبة الجودة الصارمة والاختبار والصيانة العلمية. كل رابط له تأثير مهم على الأداء النهائي وعمر خدمة قوالب الجرافيت.