توضیح مفصل گرافیت پرس ایزواستاتیک (2)

1.4 آسیاب ثانویه

خمیر را خرد می کنند، آسیاب می کنند و قبل از اینکه به طور یکنواخت مخلوط شوند، به ذراتی به اندازه ده ها تا صدها میکرومتر الک می کنند. به عنوان یک ماده پرس به نام پودر پرس استفاده می شود. تجهیزات آسیاب ثانویه معمولاً از آسیاب غلتکی عمودی یا آسیاب گلوله ای استفاده می کنند.

1.5 تشکیل

بر خلاف اکستروژن و قالب گیری معمولی،گرافیت پرس ایزواستاتیکبا استفاده از فناوری پرس ایزواستاتیک سرد تشکیل شده است (شکل 2). پودر مواد خام را در قالب لاستیکی پر کنید و پودر را از طریق ارتعاش الکترومغناطیسی با فرکانس بالا فشرده کنید. پس از آب بندی، ذرات پودر را جاروبرقی بکشید تا هوای بین آنها خارج شود. آن را در یک ظرف پر فشار حاوی مواد مایع مانند آب یا روغن قرار دهید، آن را با فشار 100-200MPa فشار دهید و آن را به یک محصول استوانه ای یا مستطیلی فشار دهید.

بر اساس اصل پاسکال، فشار از طریق یک محیط مایع مانند آب به قالب لاستیکی وارد می شود و فشار در همه جهات برابر است. به این ترتیب ذرات پودر در جهت پر شدن در قالب جهت گیری نمی کنند، بلکه به صورت نامنظم فشرده می شوند. بنابراین، اگرچه گرافیت از نظر خواص کریستالوگرافی ناهمسانگرد است، اما به طور کلی، گرافیت فشار ایزواستاتیک همسانگرد است. محصولات تشکیل شده نه تنها دارای اشکال استوانه ای و مستطیلی هستند، بلکه دارای اشکال استوانه ای و بوته ای نیز هستند.

دستگاه قالب گیری پرس ایزواستاتیک عمدتاً در صنعت متالورژی پودر استفاده می شود. با توجه به تقاضای صنایع پیشرفته مانند هوافضا، صنایع هسته ای، آلیاژهای سخت و الکترومغناطیسی با ولتاژ بالا، توسعه فناوری پرس ایزواستاتیک بسیار سریع است و توانایی ساخت دستگاه پرس ایزواستاتیک سرد با سیلندر کار را دارد. قطر داخلی 3000 میلی متر، ارتفاع 5000 میلی متر و حداکثر فشار کاری 600 مگاپاسکال. در حال حاضر حداکثر مشخصات دستگاه های پرس ایزواستاتیک سرد مورد استفاده در صنعت کربن برای تولید گرافیت پرس ایزواستاتیک، Φ 2150mm × 4700mm با حداکثر فشار کاری 180MPa می باشد.

1.6 پخت

در طول فرآیند برشته کردن، یک واکنش شیمیایی پیچیده بین سنگدانه و بایندر رخ می دهد که باعث تجزیه بایندر می شود و مقدار زیادی ماده فرار آزاد می کند، در حالی که یک واکنش تراکم نیز انجام می شود. در مرحله پیش گرمایش در دمای پایین، محصول خام در اثر حرارت منبسط می شود و در فرآیند گرمایش بعدی، حجم به دلیل واکنش تراکم کاهش می یابد.

هرچه حجم محصول خام بیشتر باشد، آزادسازی مواد فرار دشوارتر است و سطح و داخل محصول خام مستعد اختلاف دما، انبساط و انقباض حرارتی نابرابر است که ممکن است منجر به ایجاد ترک در محصول خام شود.

گرافیت پرس ایزواستاتیک به دلیل ساختار ظریفی که دارد نیاز به فرآیند برشته کردن کندی دارد و دمای داخل کوره باید بسیار یکنواخت باشد، به خصوص در مرحله دمایی که مواد فرار آسفالت به سرعت تخلیه می شوند. فرآیند گرمایش باید با احتیاط انجام شود، با سرعت گرمایش بیش از 1 ℃ در ساعت و اختلاف دما در کوره کمتر از 20 ℃. این روند حدود 1-2 ماه طول می کشد.

1.7 اشباع

در هنگام برشته کردن، مواد فرار قطران ذغال سنگ تخلیه می شود. منافذ ریز در هنگام تخلیه گاز و انقباض حجمی در محصول باقی می مانند که تقریباً همه آنها منافذ باز هستند.

به منظور بهبود چگالی حجمی، استحکام مکانیکی، هدایت، هدایت حرارتی و مقاومت شیمیایی محصول، می توان از روش اشباع فشاری استفاده کرد که شامل آغشته کردن قطران زغال سنگ به داخل محصول از طریق منافذ باز است.

محصول ابتدا باید از قبل گرم شود و سپس در مخزن اشباع با جاروبرقی و گاز زدایی شود. سپس آسفالت ذوب شده قطران زغال سنگ به مخزن اشباع اضافه می شود و تحت فشار قرار می گیرد تا آسفالت عامل اشباع کننده وارد داخل محصول شود. معمولاً، گرافیت پرس ایزواستاتیک تحت سیکل های متعدد برشته کردن اشباع قرار می گیرد.

1.8 گرافیت سازی

محصول کلسینه شده را تا حدود 3000 درجه سانتیگراد گرم کنید، شبکه اتم های کربن را به طور منظم مرتب کنید و تبدیل از کربن به گرافیت را تکمیل کنید که به آن گرافیت شدن می گویند.

روش های گرافیتی سازی شامل روش آچسون، روش اتصال سری حرارتی داخلی، روش القایی با فرکانس بالا و غیره می باشد. فرآیند معمول آچسون تقریباً 1-1.5 ماه طول می کشد تا محصولات بارگیری و از کوره تخلیه شوند. هر کوره می تواند چندین تن تا ده ها تن محصول برشته شده را تحمل کند.