石墨模具是利用石墨材料制成的模具,在现代工业生产中应用广泛。以下是关于石墨模具的详细介绍:
特性

物理特性
优良的导热及导电性能:石墨的导热系数高,超过钢、铁、铅等金属材料,能够快速将热量传递给模具或从模具传递出去,保证生产过程中温度的均匀性和稳定性;其导电性也比一般非金属矿高一百倍,这在一些需要通电加热的工艺中非常重要。
线膨胀系数低:具有很好的热稳定性能及抗加热冲击性,在高温环境下,石墨模具的尺寸变化很小,不易因温度的剧烈变化而产生变形、开裂等问题。
高强度:在高温下(多数铜基胎体烧结温度 800℃以上),石墨的强度随温度升高而增大,能够承受较大的压力和冲击力,在一些高压、高温的成型工艺中表现出色。
密度小:石墨的密度只有铜的 1/5,重量轻,对于大型模具来说,不仅便于安装、拆卸和搬运,还能有效降低机床等设备的负担。
化学特性
耐化学腐蚀:在常温下,石墨具有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀,与多数金属不易发生反应,可在各种恶劣的化学环境中使用。
不易被熔融玻璃浸润:在玻璃制造过程中,石墨材料不会改变玻璃的成分,也不会受到熔融玻璃的侵蚀,保证了玻璃制品的质量。
机械特性
良好的润滑和抗磨性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好,这使得坯料在模具型腔中流动和滑动时更加顺畅,减少了模具的磨损,延长了模具的使用寿命17。
易于加工:机械加工性能好,可以通过车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割等各种机械加工设备,制作成形状复杂、精度高的模具,满足不同产品的成型需求。

应用领域1
有色金属铸造:在铜、铜合金、铝、铝合金等有色金属的连续铸造及半连续铸造中,人造石墨模具是最合适的材料之一,可提高铸型速度,使铸锭尺寸精确、表面光滑、结晶组织均匀。此外,也成功应用于有色金属的加压铸造和离心铸造,如用人造石墨材料制造的加压铸造用模具生产的锌合金和铜合金铸件已用于汽车零件等方面。
玻璃制造:可用于制造玻璃管、弯管、漏斗及其他各种异型玻璃瓶的铸模,利用其化学稳定性、耐热冲击性能良好以及尺寸随温度变化小等特点,确保玻璃制品的成型精度和质量。
电子工业:用于制造半导体器件和电子元件的模具,能够精确地塑造和固定电子器件,保证产品的质量和一致性,在晶体管的烧结模具和支架制造中也广泛使用。
汽车零部件制造:用于制造轮毂、支架、刹车盘、发动机部件、变速箱部件等,其出色的耐腐蚀性和耐磨性,能够承受汽车零部件生产过程中的恶劣工作环境。
航空航天领域:因其高温性能和环保特性,被广泛应用于航空发动机制造等高精度加工领域,以及火箭发动机喷嘴、燃烧室等关键零部件的制造。

其他领域:还广泛应用于塑料模具领域,如注塑模具、吹塑模具等,能够提高塑料制品的质量和生产效率。此外,在陶瓷、橡胶、纸张等制造过程中,也能精确地塑造和固定材料,保证产品的质量和一致性。在新能源、激光技术、3D 打印、高温超导材料制造、核聚变反应堆等新兴领域,石墨模具也发挥着重要作用。
加工工艺3
原料准备:选择优质的石墨原料,如石墨矿中提取的石墨,以及石油焦、针状焦和煤沥青等,将大块石墨原料破碎成小颗粒,并进行研磨。
配料:根据模具的形状和大小,选择合适的石墨粉和粘合剂,并按照一定比例加入固化剂,进行配料,确保原料混合均匀。
成型:将配好的原料倒入模具中,使用机械手段进行成型,如压制、挤压等,成型过程中需要严格控制温度和压力,以确保模具的精度和稳定性。
固化与烧结:成型后,进行固化处理,增强石墨模具的强度和硬度,然后进行烧结处理,使石墨颗粒之间形成良好的结合,同时去除表面的杂质和多余的孔洞,提高模具的表面光洁度和精度。
精加工与质检:对烧结后的模具进行抛光、研磨等精加工处理,以满足模具的精度和表面质量要求,最后进行质量检测,检查模具的尺寸、精度、强度等指标是否符合设计要求。
特性

物理特性
优良的导热及导电性能:石墨的导热系数高,超过钢、铁、铅等金属材料,能够快速将热量传递给模具或从模具传递出去,保证生产过程中温度的均匀性和稳定性;其导电性也比一般非金属矿高一百倍,这在一些需要通电加热的工艺中非常重要。
线膨胀系数低:具有很好的热稳定性能及抗加热冲击性,在高温环境下,石墨模具的尺寸变化很小,不易因温度的剧烈变化而产生变形、开裂等问题。
高强度:在高温下(多数铜基胎体烧结温度 800℃以上),石墨的强度随温度升高而增大,能够承受较大的压力和冲击力,在一些高压、高温的成型工艺中表现出色。
密度小:石墨的密度只有铜的 1/5,重量轻,对于大型模具来说,不仅便于安装、拆卸和搬运,还能有效降低机床等设备的负担。
化学特性
耐化学腐蚀:在常温下,石墨具有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀,与多数金属不易发生反应,可在各种恶劣的化学环境中使用。
不易被熔融玻璃浸润:在玻璃制造过程中,石墨材料不会改变玻璃的成分,也不会受到熔融玻璃的侵蚀,保证了玻璃制品的质量。
机械特性
良好的润滑和抗磨性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好,这使得坯料在模具型腔中流动和滑动时更加顺畅,减少了模具的磨损,延长了模具的使用寿命17。
易于加工:机械加工性能好,可以通过车床、刨床、铣床、磨床、电火花、线切割等各种机械加工设备,制作成形状复杂、精度高的模具,满足不同产品的成型需求。

应用领域1
有色金属铸造:在铜、铜合金、铝、铝合金等有色金属的连续铸造及半连续铸造中,人造石墨模具是最合适的材料之一,可提高铸型速度,使铸锭尺寸精确、表面光滑、结晶组织均匀。此外,也成功应用于有色金属的加压铸造和离心铸造,如用人造石墨材料制造的加压铸造用模具生产的锌合金和铜合金铸件已用于汽车零件等方面。
玻璃制造:可用于制造玻璃管、弯管、漏斗及其他各种异型玻璃瓶的铸模,利用其化学稳定性、耐热冲击性能良好以及尺寸随温度变化小等特点,确保玻璃制品的成型精度和质量。
电子工业:用于制造半导体器件和电子元件的模具,能够精确地塑造和固定电子器件,保证产品的质量和一致性,在晶体管的烧结模具和支架制造中也广泛使用。
汽车零部件制造:用于制造轮毂、支架、刹车盘、发动机部件、变速箱部件等,其出色的耐腐蚀性和耐磨性,能够承受汽车零部件生产过程中的恶劣工作环境。
航空航天领域:因其高温性能和环保特性,被广泛应用于航空发动机制造等高精度加工领域,以及火箭发动机喷嘴、燃烧室等关键零部件的制造。

其他领域:还广泛应用于塑料模具领域,如注塑模具、吹塑模具等,能够提高塑料制品的质量和生产效率。此外,在陶瓷、橡胶、纸张等制造过程中,也能精确地塑造和固定材料,保证产品的质量和一致性。在新能源、激光技术、3D 打印、高温超导材料制造、核聚变反应堆等新兴领域,石墨模具也发挥着重要作用。
加工工艺3
原料准备:选择优质的石墨原料,如石墨矿中提取的石墨,以及石油焦、针状焦和煤沥青等,将大块石墨原料破碎成小颗粒,并进行研磨。
配料:根据模具的形状和大小,选择合适的石墨粉和粘合剂,并按照一定比例加入固化剂,进行配料,确保原料混合均匀。
成型:将配好的原料倒入模具中,使用机械手段进行成型,如压制、挤压等,成型过程中需要严格控制温度和压力,以确保模具的精度和稳定性。
固化与烧结:成型后,进行固化处理,增强石墨模具的强度和硬度,然后进行烧结处理,使石墨颗粒之间形成良好的结合,同时去除表面的杂质和多余的孔洞,提高模具的表面光洁度和精度。
精加工与质检:对烧结后的模具进行抛光、研磨等精加工处理,以满足模具的精度和表面质量要求,最后进行质量检测,检查模具的尺寸、精度、强度等指标是否符合设计要求。