قطعات گرافیتی چگونه ساخته می شوند

قطعات گرافیتی چگونه ساخته می شوند؟

 

فرآیند ساخت قطعات گرافیت

اگرچه قطعات گرافیت ممکن است معمولی به نظر برسند، اما از ماده ای با خواص استثنایی تشکیل شده اند که به طور گسترده در زمینه هایی مانند راکتورهای هسته ای، ساخت نیمه هادی ها، متالورژی و هوافضا استفاده می شود. بنابراین، این قطعات گرافیتی دقیق چگونه تولید می شوند؟

اولین قدم در ساخت قطعات گرافیتی، انتخاب مواد اولیه مناسب است. به طور صنعتی، کک نفتی یا کک زمینی معمولاً به عنوان سنگدانه پایه استفاده می شود. این مواد خام با محتوای کربن بالا و سطوح ناخالصی کم مشخص می شوند. پس از اینکه کک به صورت پودر خرد شد، به نسبت های خاصی با مواد چسبنده-مثل قطران زغال سنگ- مخلوط می‌شود و به داخل خمیرکن می‌ریزد، در آنجا حرارت داده می‌شود و مخلوط می‌شود تا مخلوطی شبیه خمیر- شکل‌پذیر شود.

 

مرحله دوم در حال شکل گیری است. بسته به نیازهای شکل جزء نهایی، ممکن است از روش های مختلفی استفاده شود، از جمله پرس قالب، پرس ایزواستاتیک یا اکستروژن. به عنوان مثال، قطعات ساده بلوک-شکل را می توان با استفاده از پرس هیدرولیک تشکیل داد. میله ها یا لوله های باریک از طریق فرآیند اکستروژن تولید می شوند. در حالی که پرس ایزواستاتیک برای تولید محصولات{3}بالا با هندسه های پیچیده و خواص همسانگرد عالی استفاده می شود. در این مرحله، اجسام سبز تشکیل شده نسبتاً نرم باقی می مانند و دارای استحکام مکانیکی بسیار پایینی هستند.

 

مرحله بعدی مرحله بحرانی عملیات حرارتی است. ابتدا، اجسام سبز شکل گرفته در یک کوره پخت قرار می‌گیرند و به آرامی تا حدود 1000 درجه تحت شرایط آزاد{2}اکسیژن گرم می‌شوند. این فرآیند، که به عنوان پخت (یا کربن‌سازی) شناخته می‌شود، برای کربن کردن بایندر عمل می‌کند، در نتیجه ذرات سنگدانه را محکم به یکدیگر می‌چسباند تا محصولی مبتنی بر کربن{4}} با درجه خاصی از استحکام مکانیکی تشکیل شود. با این حال، در این مرحله، این ماده همچنان دارای تعداد قابل توجهی منافذ داخلی است و چگالی و استحکام آن هنوز به حد مطلوب خود نرسیده است.

 

برای افزایش چگالی، یک درمان اشباع مورد نیاز است: محصولات پخته شده در اتوکلاو قرار می گیرند، جایی که قبل از تزریق مایع، خلاء کشیده می شود. این گام را مجبور به نفوذ در منافذ داخلی می کند و پس از آن چرخه پخت دوم انجام می شود. این چرخه اشباع-و-پخت ممکن است دو تا سه بار تکرار شود که منجر به بهبود قابل توجهی در چگالی و استحکام مکانیکی مواد می‌شود.

 

پس از گذراندن دوره‌های متعدد آغشته‌سازی و پخت، مواد وارد آخرین مرحله پردازش دمای بالا می‌شوند: گرافیت‌سازی. در دماهای بسیار بالا از 2600 درجه تا 3000 درجه، آرایش اتمی در ساختار کربن دستخوش دگرگونی می‌شود و از یک ساختار بی‌نظم و توربواستراتیک به ساختار گرافیت کریستالی منظم تغییر می‌کند. این فرآیند به مواد دارای رسانایی الکتریکی استثنایی، هدایت حرارتی و مقاومت در برابر حرارت بالا می‌دهد.

 

مرحله نهایی ماشینکاری دقیق است. پس از گرافیتی شدن، بلوک‌های گرافیتی تحت ماشین‌کاری دقیق-شامل برش، تراش، فرز، و سوراخ‌کاری{2}}با استفاده از ابزارهای الماسی برای تولید انواع اجزای پیچیده مطابق با نقشه‌های مهندسی قرار می‌گیرند. برای کاربردهایی که نیاز به خلوص فوق‌العاده{4}}دارند، مواد تحت درمان با کلر در دمای بالا یا تصفیه هالوژن قرار می‌گیرند تا ناخالصی‌های کمیاب از بین بروند.

از طریق این فرآیندهای پیچیده و دقیق، بلوک‌های معمولی کک در نهایت به اجزای گرافیتی با عملکرد استثنایی تبدیل می‌شوند و نقشی ضروری در بخش‌های صنعتی و{0}}فناوری پیشرفته دارند.

 

صنعت کاربرد

محصولات مرتبط

درباره ما

سوالات متداول