Proszek grafitowy stosowany jako elektrody grafitowe ma wiele zalet. Jednak jak wydobyć zalety tego materiału, osiągnąć rzeczywistą poprawę wydajności, redukcję kosztów i wzrost konkurencyjności rynkowej? To nie tylko kwestie, które producenci grafitu powinni rozważyć, ale także problemy, które użytkownicy grafitu powinni potraktować poważnie. Jakie problemy należy zatem rozwiązać w pierwszej kolejności, stosując materiały grafitowe?
Usuwanie pyłu: Ze względu na drobną strukturę grafitu, podczas obróbki mechanicznej powstaje duża ilość pyłu, co ma znaczący wpływ na środowisko w fabryce. Ponadto, wpływ pyłu na urządzenia przejawia się głównie w jego wpływie na zasilanie urządzeń. Ze względu na doskonałą przewodność elektryczną grafitu, po dostaniu się do skrzynki zasilającej jest on podatny na zwarcia i inne awarie. Dlatego zaleca się wyposażenie go w specjalną maszynę do obróbki grafitu. Jednak ze względu na wysokie koszty inwestycji w specjalistyczny sprzęt do obróbki grafitu, wiele przedsiębiorstw podchodzi do tego tematu z dużą ostrożnością. W takich okolicznościach można zastosować kilka poniższych rozwiązań:
Outsourcing elektrod grafitowych: Wraz ze wzrostem popularności grafitu w przemyśle formowym, coraz więcej przedsiębiorstw zajmujących się kontraktową produkcją form (OEM) wprowadziło również działalność OEM w zakresie elektrod grafitowych.
Po obróbce metodą zanurzeniową w oleju: Po zakupie grafitu, jest on najpierw zanurzany w oleju iskrowym na określony czas (konkretny czas zależy od objętości grafitu), a następnie umieszczany w centrum obróbczym w celu obróbki. Dzięki temu pył grafitowy nie będzie się unosił, lecz opadał. Minimalizuje to wpływ na sprzęt i środowisko.
Modyfikacja centrum obróbczego: Tak zwana modyfikacja polega zazwyczaj na zamontowaniu odkurzacza na zwykłym centrum obróbczym.
Szczelina wyładowcza podczas obróbki grafitu wyładowczego: W przeciwieństwie do miedzi, ze względu na szybszą prędkość rozładowania elektrod grafitowych, w jednostce czasu koroduje więcej żużla. Skuteczne usuwanie żużla staje się problemem. Dlatego wymagana jest większa szczelina wyładowcza niż w przypadku miedzi. Ogólnie rzecz biorąc, podczas ustawiania szczeliny wyładowczej, szczelina wyładowcza grafitu jest o 10 do 30% większa niż w przypadku miedzi.
Prawidłowe zrozumienie jego wad: Oprócz pyłu, grafit ma również pewne wady. Na przykład, podczas obróbki form o powierzchni lustrzanej, w porównaniu z elektrodami miedzianymi, elektrody grafitowe mają mniejsze szanse na osiągnięcie pożądanego efektu. Aby uzyskać lepszy efekt powierzchni, należy wybrać grafit o najdrobniejszych cząsteczkach, a koszt tego rodzaju grafitu jest często 4 do 6 razy wyższy niż zwykłego grafitu. Ponadto, możliwość ponownego wykorzystania grafitu jest stosunkowo niska. Ze względu na proces produkcyjny, tylko niewielka część grafitu może być wykorzystana do reprodukcji i utylizacji. Odpadowy grafit po obróbce elektroerozyjnej nie nadaje się obecnie do ponownego wykorzystania, co stwarza pewne wyzwania dla zarządzania środowiskowego przedsiębiorstw. W związku z tym oferujemy klientom bezpłatny recykling odpadowego grafitu, aby uniknąć problemów z certyfikacją środowiskową.
Wykruszanie się w obróbce mechanicznej: Ponieważ grafit jest bardziej kruchy niż miedź, jeśli grafit jest przetwarzany tą samą metodą co elektrody miedziane, łatwo jest spowodować wykruszanie się elektrod, szczególnie podczas obróbki elektrod cienkościennych. W tym zakresie producenci form mogą otrzymać bezpłatne wsparcie techniczne. Osiąga się to głównie poprzez dobór narzędzi skrawających, sposób prowadzenia narzędzia oraz odpowiednią konfigurację parametrów obróbki. Próbki grafitu płatkowego naturalnego formowano metodą prasowania na zimno bez spoiwa, wykorzystując grafit płatkowy naturalny. Zbadano wpływ zmian ciśnienia formowania i czasu docisku na gęstość, porowatość i wytrzymałość na zginanie próbek. Przeprowadzono analizę jakościową zależności między mikrostrukturą a wytrzymałością na zginanie próbek grafitu płatkowego naturalnego. Do zbadania i omówienia właściwości przeciwutleniających i mechanizmów działania proszku grafitu naturalnego oraz próbek elektrod grafitowych naturalnych przed i po obróbce przeciwutleniającej wybrano dwa układy: kwas borowy – mocznik oraz krzemian tetraetylu – aceton – kwas solny. Główne treści i wyniki badań są następujące: Zbadano właściwości formowania naturalnego grafitu płatkowego oraz wpływ warunków formowania na mikrostrukturę i właściwości. Wyniki pokazują, że im większe ciśnienie formowania próbki naturalnego grafitu płatkowego, tym większa gęstość i wytrzymałość na zginanie próbki, a jednocześnie mniejsza porowatość próbki. Czas docisku ma niewielki wpływ na gęstość próbki. Gdy jest dłuższy niż 5 minut, podatność próbki na odkształcanie jest lepsza. Wytrzymałość na zginanie wykazuje wyraźną anizotropię, a średnie wytrzymałości na zginanie w różnych kierunkach wynoszą odpowiednio 5,95 MPa, 9,68 MPa i 12,70 MPa. Anizotropia wytrzymałości na zginanie jest ściśle związana z mikrostrukturą grafitu.
Zbadano właściwości przeciwutleniające układu borowo-azotowego przygotowanego metodą roztworową i metodą zolową oraz naturalnego proszku grafitu płatkowego pokrytego zolem krzemionkowym przed i po. Wyniki pokazują, że wraz ze wzrostem liczby impregnacji wzrasta ilość zolu krzemionkowego i układu borowo-azotowego powlekanych na powierzchni proszku grafitowego, a właściwości przeciwutleniające stają się lepsze. Początkowa temperatura utleniania naturalnego grafitu płatkowego wynosi 883 K, a szybkość utraty masy utleniania w temperaturze 923 K wynosi 407,6 mg/g/h. Proszek grafitowy impregnowano dziewięciokrotnie odpowiednio w układzie kwas borowy-mocznik i krzemian etylu-etanol-kwas solny. Po obróbce cieplnej przez 1 godzinę w atmosferze 1273 K i N₂, szybkość utraty masy utleniania naturalnego grafitu płatkowego w temperaturze 923 K wynosiła odpowiednio 47,9 mg/g/h i 206,1 mg/g/h. Po obróbce cieplnej trwającej 1 godzinę w atmosferze N2 w temperaturze odpowiednio 1973 K i 1723 K, szybkość utraty masy utleniania naturalnego grafitu płatkowego w temperaturze 923 K wyniosła odpowiednio 3,0 mg/g/h i 42,0 mg/g/h. Oba systemy mogą zmniejszyć szybkość utraty masy utleniania naturalnego grafitu płatkowego, ale efekt antyoksydacyjny układu kwas borowy-mocznik jest lepszy niż układu krzemian etylu-etanol-kwas solny.
Elektrody grafitowe są stosowane głównie w przemyśle wielkoskalowym, takim jak produkcja stali w piecach elektrycznych, produkcja fosforu w piecach rudowych, elektryczne przetapianie piasku magnezjowego, elektryczne topienie materiałów ogniotrwałych, elektroliza aluminium oraz przemysłowa produkcja fosforu, krzemu i węglika wapnia. Elektrody grafitowe dzielą się na dwa rodzaje: elektrody grafitowe naturalne i elektrody grafitowe sztuczne. W porównaniu z elektrodami grafitowymi sztucznymi, elektrody grafitowe naturalne nie wymagają chemicznego przetwarzania grafitu. W rezultacie cykl produkcyjny elektrod grafitowych naturalnych ulega znacznemu skróceniu, zużycie energii i zanieczyszczenie środowiska ulegają znacznemu zmniejszeniu, a koszty są wyraźnie niższe. Charakteryzują się one oczywistą przewagą cenową i korzyściami ekonomicznymi, co jest jednym z głównych powodów rozwoju elektrod grafitowych naturalnych.
Ponadto, naturalne elektrody grafitowe to głęboko przetworzone produkty o wysokiej wartości dodanej z naturalnego grafitu, które mają znaczącą wartość rozwojową i użytkową. Jednakże, właściwości formowania, odporność na utlenianie i właściwości mechaniczne naturalnych elektrod grafitowych są obecnie gorsze niż elektrod grafitowych, co stanowi główną przeszkodę w ich rozwoju. Dlatego też pokonanie tych przeszkód jest kluczem do rozwoju zastosowań naturalnych elektrod grafitowych.
Zbadano właściwości przeciwutleniające układu borowo-azotowego przygotowanego metodą roztworową i metodą zolową oraz bloków grafitu płatkowego naturalnego powlekanego zolem krzemionkowym przed i po. Wyniki pokazują, że właściwości przeciwutleniające bloków grafitu naturalnego powlekanych zolem krzemionkowym pogarszają się wraz ze wzrostem liczby impregnacji. Bloki grafitu naturalnego powlekane układem borowo-azotowym mają lepsze właściwości przeciwutleniające wraz ze wzrostem liczby impregnacji. Szybkość utraty masy w wyniku utleniania bloków grafitu naturalnego w temperaturach 923 K i 1273 K wynosiła odpowiednio 122,432 mg/g/h i 191,214 mg/g/h. Bloki grafitu naturalnego impregnowano odpowiednio dziewięciokrotnie w układzie kwas borowy-mocznik oraz w układzie krzemian etylu-etanol-kwas solny. Po obróbce cieplnej przez 1 godzinę w atmosferze 1273K i N2, szybkość utraty masy utleniania w 923K wynosiła odpowiednio 20,477 mg/g/h i 28,753 mg/g/h. W 1273K wynosiła ona odpowiednio 37,064 mg/g/h i 54,398 mg/g/h. Po obróbce w 1973K i 1723K, szybkość utraty masy utleniania bloków grafitu naturalnego w 923K wynosiła odpowiednio 8,182 mg/g/h i 31,347 mg/g/h; w 1273K wynosiła ona odpowiednio 126,729 mg/g/h i 169,978 mg/g/h. Oba systemy mogą znacząco zmniejszyć szybkość utraty masy utleniania bloków grafitu naturalnego. Podobnie, efekt antyoksydacyjny układu kwas borowy-mocznik jest lepszy od efektu działania układu krzemian etylu-etanol-kwas solny.
Czas publikacji: 12 czerwca 2025 r.