模具制造中高性能石墨电极材料

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摘要：随着现代工业制造技术的大步进展，模具制造中电火花加工的材料选择也越来越多样化和高科技化。现代模具制造中高性能石墨电极材料的选择，不仅仅能够使工业制造效率更高，单位时间内产品产量达到新高点，还能节省电极材料资源，对内部资源的使用进行优化。在本文，笔者分析了现代模具制造业中高性能石墨材料的实际使用情况，分析和探讨了高性能石墨电极材料在运用过程中所面临的问题以及相应的解决方案，为广大制造业工作者提供了理论依据和实践经验。

关键词：高性能石墨；电极；材料优选；高速加工；模具制造

近年来，随着冷压技术的大力开发，石墨在实际运用中也更加广阔，无论是家庭和学校日常生活用品方面，还是轻重工业中机器制造方面，都有着极为广泛的运用。高性能的石墨性质较稳定，导电性比铜高且密度要远远小于铜等金属。除此之外，石墨的物理结构较为疏松，适合于制造多孔式等各种特殊的组合形式，这也为石墨在实际生活生产中的运用开拓了更为宽广的前景。

1.高性能石墨材料的分类

高性能石墨主要有着以下几个方面的特征：首先，高性能石墨作为石墨类中极为重要的一种，它有着石墨最为基本的特征，即石墨在受到物理挤压的时候，会出现自我纵向伸展式的异形式改变，这种特殊形态学的改变能够让石墨完成许多其他材料难以完成的事情，但是也让石墨无法成为精密仪器的加工材料；其次，高性能石墨材料区别于普通石墨材料的很大一个方面的特点就是，高性能石墨材料的颗粒在整体上性质分布比较均匀，很少会出现颗粒过于细小或者过于膨大而间接导致的导电性分布不均匀等情况，最后，高性能石墨材料比起普通石墨材料更适合做成电极，这是由它自身的各方面性质综合作用所决定的。现在市场上所采用的石墨材料大多数都是由公司直接制造生产出来的。这样的石墨一般分为三个规格，分别是精细石墨、超细石墨和极细石墨，就晶粒这一方面的数据来看，精细石墨是最细的，但是在肖氏硬度方面则是极细石墨最硬，其他参数如抗弯强度，电阻率和密度等，从精细石墨到极细石墨参数越来越高，综合数据排名也越来越好。

2.高性能石墨材料的高速加工特点

石墨这种材料从发现到投入实际生产运用之中已经有了极长的历史，传统石墨加工处理方法由于科学技术方面的局限性，对于石墨只能采用最基本最简单的物理加工如磨和锯等粗暴的方式，这种方式是虽然开展起来比较轻松简易，但是电极加工后的精密度不高，难以达到现代加工业中对于石墨电极的要求，因此，近年来科学家开发了一系列的新式高速加工方法。这种方法中虽然具体操作模式可能存在或大或小的差异，但是整体来说都是使用铣制作而成的中心轴承，通过转动将石墨进行精密化的改造和改工，以运用到实际的生产之中。虽然铣制手法的出现对于石墨精密加工有了极大的推进，但是随着制造业的不停发展，对于石墨的精密度要求必然也会越来越高，如何利用现代科技开发出更为精密的高性能石墨加工手法，对让石墨材料运用到高精密度、高运转性和高运用度的实践工业生产之中，这是我们日后对于高性能石墨加工产业方面的发展方向所在。

要设计出适合高性能石墨的加工程序技术，首先，我们必须对石墨这种材料本身的性质进行分析和研究，笔者查询了相关了资料，总结出了下列制造业相关的石墨材料的性质：

2.1.石墨对于刀具磨损严重。由于石墨内的C原子以环状紧密排列，虽然每两层C原子仅仅以疏散的分子力相连接，但是每层C原子却牢固的六环形式进行结合，刀具对石墨的切割虽然不会产生过多的消耗，但是石墨的粉末会紧紧吸附在刀具上面，难以切除或去掉，这对于刀具的锐利程度是有极大程度的影响的。在二次使用时，往往会因为刀具上附着的石墨粉粒和刀具之间产生的极大的摩擦力而损坏刀具的尖锐面，最后直接导致刀具的钝化。实际生产中，往往刀具仅能承受100到200次的磨损，刀具的修补和替换过程中的资金消耗往往占了整体加工成本的三分之一。

2.2.对石墨的切削力小。石墨虽然每层的C原子结构紧密，然而在实际对其进行切割时，所受到的阻力往往没有理论值那么强，石墨结构往往难以承受机器所带来的切割力，在较强的切割力下，石墨内部容易产生放射性裂纹，最终形成分散性灰尘。

2.3.对于石墨材料的切削力具有波动性。由于石墨材料本身具有极强的伸缩性，因此在受到外界压力时，石墨第一时间的反应并非直接裂开，而是产生一定程度上的微小形变，在这种微小形变的作用下而分裂产生的石墨材料往往内部结构极为不规则，存在明显的缺陷，无法运用到实际生产之中，因此，对于石墨进行切割的刀具等必须要有一定的防波动性，这样才能使石墨的切割和修饰精确如一。

3.高性能石墨的材料优选分析

目前市场上的所售卖的石墨材料种类繁多，在进行实际石墨材料的选择时往往会使是使用者产生各方面的疑惑。笔者总结了市场上石墨材料通常所标注的几种数据，并分析了这些理论数据在实际生产中的意义，主要有以下三类：（1）平均粒径：平均粒径和放电状况有关，平均粒径越小，放电状况越差，反之亦然；（2）抗弯强度：抗弯强度和材料的防耗损状况有关，抗弯强度越强，材料的防耗损能力越高，反之亦然；（3）肖氏硬度：肖氏硬度和石墨材料的运用时间有关，肖氏强度越大，石墨材料的运用时间越长，反之亦然。我们往往可以根据实际情况，联系上述三种参数进行研究，选择出真正合适的高性能石墨材料。

参考文献：

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[3]王成勇，秦 哲，陈春林，等.石墨电极的高速加工[J].制造技术与机床，2012（3）：25-30.

作者简介：赵璐，女，汉，1974-，辽宁鞍山市人，高级讲师，本科，研究方向：模具加工，

单位：鞍山技师学院冶金分院