הסבר מפורט על גרפיט לחיצה איזוסטטית (2)

1.4 שחיקה משנית

העיסה נמעכת, טחונה ומסננת לחלקיקים בגודל של עשרות עד מאות מיקרומטרים לפני ערבוב אחיד. הוא משמש כחומר לחיצה, הנקרא אבקת לחיצה. הציוד לטחינה משנית משתמש בדרך כלל בטחנת רולר אנכית או טחנת כדורים.

1.5 גיבוש

שלא כמו שחול ודפוס רגילים,גרפיט לחיצה איזוסטטיתנוצר באמצעות טכנולוגיית לחיצה איזוסטטית קרה (איור 2). מלאו את אבקת חומר הגלם לתוך תבנית הגומי, ודחוס את האבקה באמצעות רטט אלקטרומגנטי בתדר גבוה. לאחר האיטום, שאבו את חלקיקי האבקה כדי להוציא את האוויר ביניהם. הנח אותו במיכל בלחץ גבוה המכיל חומרים נוזליים כגון מים או שמן, לחץ עליו ל-100-200MPa ולחץ אותו למוצר גלילי או מלבני.

לפי העיקרון של פסקל, לחץ מופעל על תבנית גומי דרך תווך נוזלי כמו מים, והלחץ שווה לכל הכיוונים. באופן זה חלקיקי האבקה אינם מכוונים לכיוון המילוי בתבנית, אלא נדחסים בסידור לא סדיר. לכן, למרות שגרפיט הוא אנזוטרופי בתכונות הגבישיות, בסך הכל, הגרפיט הלחיצה האיזוסטטי הוא איזוטרופי. למוצרים שנוצרו יש לא רק צורות גליליות ומלבניות, אלא גם צורות גליליות וכור היתוך.

מכונת דפוס הלחיצה האיזוסטטית משמשת בעיקר בתעשיית מטלורגיית האבקה. בשל הביקוש של תעשיות יוקרתיות כגון תעופה וחלל, תעשייה גרעינית, סגסוגות קשות ואלקטרומגנטיות במתח גבוה, הפיתוח של טכנולוגיית הכבישה האיזוסטטית היא מהירה מאוד, ויש לה את היכולת לייצר מכונות כבישה איזוסטטית קרה עם גליל עובד. קוטר פנימי של 3000 מ"מ, גובה של 5000 מ"מ, ולחץ עבודה מרבי של 600MPa. נכון לעכשיו, המפרט המרבי של מכונות כבישה איזוסטטית קרה המשמשות בתעשיית הפחמן לייצור גרפיט לחיצה איזוסטטית הם Φ 2150 מ"מ × 4700 מ"מ, עם לחץ עבודה מרבי של 180MPa.

1.6 אפייה

בתהליך הקלייה מתרחשת תגובה כימית מורכבת בין האגרגט לחומר הקושר, הגורמת לקלסר להתפרק ולשחרר כמות גדולה של חומר נדיף, תוך שהוא עובר גם תגובת עיבוי. בשלב החימום המוקדם בטמפרטורה נמוכה, המוצר הגולמי מתרחב עקב חימום, ובתהליך החימום שלאחר מכן הנפח מתכווץ עקב תגובת עיבוי.

ככל שנפח המוצר הגולמי גדול יותר, כך קשה יותר לשחרר חומר נדיף, ופני השטח והפנים של המוצר הגולמי חשופים להפרשי טמפרטורות, התפשטות תרמית והתכווצות לא אחידה, העלולים להוביל לסדקים במוצר הגולמי.

בשל המבנה העדין שלו, כבישה איזוסטטית של גרפיט דורשת תהליך צלייה איטי במיוחד, והטמפרטורה בתוך התנור צריכה להיות אחידה מאוד, במיוחד בשלב הטמפרטורה שבו נדיפים אספלט נפלטים במהירות. תהליך החימום צריך להתבצע בזהירות, עם קצב חימום שלא יעלה על 1 ℃ לשעה והפרש טמפרטורה בתוך התנור של פחות מ 20 ℃. תהליך זה לוקח בערך 1-2 חודשים.

1.7 הספגה

במהלך הצלייה, החומר הנדיף של זפת זפת פחם נפלט. נקבוביות עדינות נותרות במוצר בזמן פריקת גז והתכווצות נפח, שכמעט כולן נקבוביות פתוחות.

על מנת לשפר את צפיפות הנפח, החוזק המכני, המוליכות, המוליכות התרמית וההתנגדות הכימית של המוצר, ניתן להשתמש בשיטת הספגה בלחץ, הכוללת הספגת זפת זפת פחם לתוך פנים המוצר דרך נקבוביות פתוחות.

יש לחמם את המוצר תחילה, ולאחר מכן לשאוב אבק ולשחרר אותו במיכל ההספגה. לאחר מכן, אספלט זפת הפחם המומס מתווסף למיכל ההספגה ונלחץ על מנת לאפשר לאספלט חומר ההספגה להיכנס לפנים המוצר. בדרך כלל, גרפיט בכבישה איזוסטטית עובר מחזורים מרובים של קליית הספגה.

1.8 גרפיטיזציה

מחממים את התוצר המבורך לכ-3000 ℃, מסדרים את הסריג של אטומי הפחמן בצורה מסודרת, ומשלימים את השינוי מפחמן לגרפיט, מה שנקרא גרפיטיזציה.

שיטות הגרפיטיזציה כוללות את שיטת Acheson, שיטת חיבור סדרה תרמית פנימית, שיטת אינדוקציה בתדר גבוה וכו'. תהליך ה- Acheson הרגיל לוקח כ-1-1.5 חודשים לטעינת המוצרים ולהיצאתם מהכבשן. כל תנור יכול להתמודד עם מספר טונות עד עשרות טונות של מוצרים קלויים.