ما هو الجرافيت المصبوب؟

الجرافيت المقولب هو وضع الفراغ على شكل مسحوق أو حبيبات أو حبيبات أو رقائق، إلخ في تجويف القالب المسخن، ثم إغلاق القالب والضغط عليه لأعلى ولأسفل لضغطه، ثم إزالة القالب للحصول على المنتج.

الجرافيت المقولب جيد بشكل خاص في الكثافة، والتوصيل الكهربائي، والقوة الميكانيكية، ومقاومة الاحتكاك، وما إلى ذلك. يمكننا أيضًا تحسين هذه الخصائص عن طريق تشريبها بالراتنج أو المعدن.

عملية التشكيل

تنقسم بشكل عام إلى صب على البارد وصب على الساخن.

على سبيل المثال، إنتاج كتلة الأنودات هو في الأساس قولبة ساخنة. يتم تبريد العجينة المختلطة وإضافتها إلى قالب التشكيل، ويتم تطبيق ضغط ثنائي الاتجاه.

يُستخدم التشكيل على البارد لإنتاج منتجات الكربون الكهربائي أو الجرافيت المضغوط على البارد. يمكن أن يؤدي الضغط المتعدد إلى زيادة كثافة المنتج.

عملية تصنيع الجرافيت المصبوب

-اختيار المواد الخام وتحضيرها

أولاً، اختيار المواد الخام وإعدادها لإنتاج الجرافيت المصبوب، وعادةً ما يتم إنتاج الجرافيت من فحم الكوك البترولي والزفت. فحم الكوك هو وقود يستخدم على نطاق واسع في الصناعة، في حين أن الزفت يمكن أن يعمل كعامل ربط، وقبل البدء في عملية التصنيع، ستقوم الصناعة باختيار نوعية عالية الجودة من فحم الكوك والتربة وتخزينها في تربة مخزن كبير لتكون جاهزة للإنتاج.

-السحق

بعد أن تصبح المواد الخام جاهزة، ثم استخدام الكسارة والمطاحن لسحق هذه المواد الخام وتكسيرها إلى مساحيق صغيرة ليسهل تصنيعها.

-الخلط

بعد التكسير والسحق، يعد تثبيت هذين الجسيمين معًا في عمليات التشكيل والتسخين بنسب دقيقة أمرًا ضروريًا لتصنيع الجرافيت المصبوب في البداية. وبمجرد الانتهاء من الخليط، يتم تشكيلهما تحت ضغط عالٍ وتشكيل كتلة صلبة.

-الكربنة

بعد تشكيل الكتلة الصلبة، ضعها في فرن بدرجة حرارة عالية لإجراء الكربنة بعد ذلك. أثناء عملية الكربنة، يتم إزالة أي مواد متطايرة، وتحويل الزفت وفحم الكوك معًا إلى هيكل كربوني صلب. وتتراوح درجة حرارة الكربنة عادةً من 1000 إلى 1200 درجة مئوية، مع التحكم في معدلات التسخين لمنع التشوه الهيكلي.

-التحويل إلى بنية الجرافيت البلورية

عند انتهاء عملية الكربنة، يتم بعد ذلك تسخين الكتلة المتفحمة إلى درجات حرارة عالية، عادةً ما تكون أعلى من 2500 درجة مئوية. يتم تسخين الكتلة لتحويل بنية الكربون إلى بنية جرافيت بلورية وتكون جاهزة للاختبار.

-الاختبار

وأخيرًا، اختبار الجرافيت المقولب للتأكد من مطابقته لمعايير الجودة. ويتضمن اختبار الجرافيت المقولب عدة مقاييس مثل "الكثافة، ومتوسط حجم الحبيبات والمقاومة النوعية، وقوة الانثناء، ومعامل التمدد الحراري، ومحتوى الرماد الكلي، ونفاذية الغاز". وبعد استيفاء كل هذه المقاييس للمعايير، يصبح جاهزًا للاستخدام.

الميزات والتطبيق

خصائص منتجات الجرافيت المقولب هي: الموصلية الجيدة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، والنقاء العالي، والتشحيم الذاتي، ومقاومة الصدمات الحرارية، وتساوي الخواص الحرارية، والدقة السهلة.

-المرونة الكيميائية والنقاء العالي

أولاً، إنه مقاوم لمعظم الأحماض والقواعد، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الصناعات الكيميائية. كما يضمن نقاؤه العالي الحد الأدنى من التلوث، ويُستخدم على نطاق واسع في تصنيع أشباه الموصلات.

-الثبات الحراري والكثافة

ثانيًا، يمكن أن تسمح ميزة الثبات الحراري والكثافة للجرافيت المقولب بتحمل البيئات عالية الضغط. إن قدرته على تحمل البيئات عالية الإجهاد يمكن أن تجعله مقاومًا للتشوه والتشقق، حتى في ظل الإجهاد الميكانيكي والحراري الكبير. كما أنه يستخدم في عملية الصب المستمر ولا يتشوه في درجات الحرارة العالية، مما يضمن اتساق الصب المستمر الصب المنتجات.

-التوصيل الكهربائي

ثالثًا، يُعد الجرافيت المصبوب Iso موصلاً ممتازًا للكهرباء، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات مثل الأقطاب الكهربائية في التصنيع الآلي للتفريغ الكهربائي (EDM) وكأنودات في مختلف العمليات الكهروكيميائية.

-سهولة في الماكينة

وأخيرًا، من السهل نسبيًا تصنيع الجرافيت المقولب آليًا، مما يسمح بتشكيل دقيق وتخصيصه وفقًا لمتطلبات صناعية محددة. وتُعد هذه الميزة مفيدة بشكل خاص في المجالات التي تتطلب مكونات عالية التفصيل، كما هو الحال في إنتاج أجزاء الفضاء الجوي.

الجرافيت المصبوب مقابل الجرافيت المبثوق

-الاختلاف في البنية الموحدة

وفقًا لتكوين الجرافيت المقولب من خلال ضغط المواد الخام في قالب تحت ضغط عالٍ. وينتج عن ذلك كثافة وبنية موحدة. وهذا أكثر استقرارًا بكثير من الجرافيت المبثوق، الذي يتم ضغطه من خلال قالب إلى قضبان أو أنابيب طويلة. وينتج عن ذلك بنية أقل اتساقًا مقارنةً بالجرافيت المصبوب. لذلك، إذا كانت الصناعة لديها متطلبات أعلى، مثل فرش المحركات، ومواد الختم، وما إلى ذلك، فإن الجرافيت المقولب أفضل من الجرافيت المبثوق.

-التكلفة والكفاءة

الاختلاف الثاني هو مسألة التكلفة والكفاءة. فوفقًا لتصنيع الجرافيت المقولب يتطلب عملية معقدة ومتطلبات اختبار مراقبة الجودة الهائل. غالبًا ما ينتج عن تصنيع الجرافيت المصبوب تكلفة عالية ويستغرق وقتًا طويلاً. من ناحية أخرى، غالبًا ما تكون عملية تصنيع الجرافيت المبثوق سريعة وأقل تكلفة. وهذا يجعله خيارًا أكثر اقتصادًا للتطبيقات ذات المتطلبات الهيكلية ومتطلبات الأداء الأقل صرامة. وبالتالي، فإن الجرافيت المقولب عادة ما يكون أكثر تكلفة بكثير مقارنة بالجرافيت المبثوق، وستكون التكلفة أحد الاعتبارات المهمة التي تحتاج الصناعة إلى أخذها في الاعتبار.

-الخصائص الحرارية والكهربائية

وعلاوة على ذلك، فإن الخواص الحرارية والكهربائية هي أيضًا فرق رئيسي. نظرًا لأن الجرافيت المقولب له بنية كثيفة وكثافة موحدة، فإنه يتمتع بتوصيل حراري وكهربائي ثابت. مما يجعله موثوقًا للغاية للتطبيقات التي يكون فيها الأداء المستقر ضروريًا. من ناحية أخرى، على الرغم من أن الجرافيت المبثوق يتمتع بتوصيل حراري وكهربائي جيد، إلا أن اعتماده على الاتجاه قد يؤدي إلى تدفق حراري وتيار كهربائي غير متناسق. ونتيجة لذلك، يكون الجرافيت المصبوب أفضل بكثير في التوصيل الحراري والكهربائي مقارنةً بالجرافيت المبثوق.

الخاتمة

تُستخدم طريقة التشكيل لضغط المنتجات ذات الطول والعرض والارتفاع المتشابهين. المنتجات ذات الكثافة الموحدة والهيكل الكثيف مطلوبة، مثل فرش الكربون للأقطاب الكهربائية، وأجزاء الجرافيت لأجهزة التفريغ، ومواد الختم، إلخ.