用于金剛石工具制造的石墨模具材料主要是超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)、高純度、高石墨化程度的石墨材料。石墨模具材料的平均直徑小于15微米,甚至小于10微米,平均孔徑小于2微米。該碳原料制成的石墨模具具有孔隙率小、結(jié)構(gòu)致密、表面光潔度高、抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),平均使用壽命可達(dá)30~40倍。
石墨模具的優(yōu)點(diǎn)
1、在高溫下(在多數(shù)銅基胎體燒結(jié)溫度800℃以上)強(qiáng)度隨溫度升高而增大
2、優(yōu)秀的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能
3、線收縮系數(shù)低等很好的熱穩(wěn)定性能及抗加熱沖擊性
4、具有良好的光滑和抗磨性
6、易于加工,機(jī)械加工性能好,能夠制造成外形復(fù)雜、精度高的模具。
7、耐化學(xué)腐蝕與多數(shù)金屬不易發(fā)作反響
石墨模具的應(yīng)用領(lǐng)域
加壓鑄造用模具
人造石墨材料已成功地用于有色金屬的加壓鑄造上。例如,用人造石墨材料制造的加壓鑄造用模具生產(chǎn)的鋅合金和銅合金的鑄件已用于汽車零件等方面。
離心鑄造用石墨模
石墨模已成功應(yīng)用于離心鑄造上。美國(guó)已采用壁厚為 25 毫米 以上的人造石墨鑄模來離心鑄造青銅套管。為了防止人造石墨模的燒損,可采取一定的防氧化措施。澆鑄一定數(shù)量的鑄件后,如果發(fā)現(xiàn)鑄模內(nèi)表面燒損,可以將鑄模內(nèi)孔的尺寸擴(kuò)大以便用來鑄造大規(guī)格套管。
熱壓壓模
人造石墨熱壓壓模用于硬質(zhì)合金的加壓燒結(jié)方面具有下述特點(diǎn):一是若壓制溫度提高到 1350-1450 度時(shí),則所需單位壓力可降到 67-100 公斤力 / 平方厘米(即為冷壓壓力的 1/10 )就可 ; 二是加壓和加熱在同一道工序進(jìn)行,經(jīng)短時(shí)間的燒結(jié)就能得到致密的燒結(jié)體。
玻璃成型用模具
由于石石墨材料具有化學(xué)穩(wěn)定性,不易受熔融玻璃的浸潤(rùn),不會(huì)改變玻璃的成分,石墨材料耐熱沖擊性能良好,尺寸隨溫度變化小等特點(diǎn),所以近年來在玻璃制造中成為不可缺少的模具材料,可以用它來制造玻璃管,彎管,漏斗及其它各種異型玻璃瓶的鑄模。
燒結(jié)模及其它
利用人造石墨材料熱變形極小的特點(diǎn),可制造晶體管的燒結(jié)模具和支架,現(xiàn)已廣泛使用,它已成為發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)不可缺少的材料。此外,石墨模具也使用于鑄鐵用的鑄型,各種有色金屬用的耐久性鑄模,鑄鋼用鑄型,耐熱金屬(鈦,鋯,鉬等)用的鑄型及焊鋼軌用的鋁熱焊型的鑄型等。
電子燒結(jié)石墨模具和晶體管支架可以用熱變形最小的人造石墨材料制造。目前,它們被廣泛應(yīng)用,已成為半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展不可缺少的材料。
熱壓燒結(jié)金剛石刀具的電子燒結(jié)石墨模具在金剛石刀具的制造過程中具有加熱元件和模具支撐的雙重功能,石墨模具的質(zhì)量直接取決于金剛石刀具的尺寸精度和外觀形狀。
此外,石墨模具還用于鑄鐵、各種有色金屬的耐久性模具、鋼鑄件、耐熱金屬(鈦、鋯、鉬等)和鋼軌焊接的鋁熱焊模具。
熱壓燒結(jié)工藝要求:溫度為(1000±2)℃,成型壓力為16×50 MPa,保溫時(shí)間為15×30 min,環(huán)境為非真空狀態(tài)。在這種工作條件下,不僅要求具有導(dǎo)電性、高電阻率和足夠的機(jī)械強(qiáng)度,而且要求具有良好的抗氧化性和較長(zhǎng)的使用壽命,以保證金剛石工具的尺寸精度和優(yōu)良的性能。