أنواع الجرافيت الخاص

الجرافيت الخاص هو نوع عالي النقاء والكثافة والقوةالجرافيتتتميز هذه المادة بمقاومة ممتازة للتآكل، وثبات حراري عالٍ، وموصلية كهربائية فائقة. وهي مصنوعة من الجرافيت الطبيعي أو الصناعي بعد معالجة حرارية عالية الحرارة والضغط، وتُستخدم عادةً في التطبيقات الصناعية في بيئات ذات درجات حرارة وضغوط عالية وبيئات أكالة.
يمكن تقسيمه إلى أنواع مختلفة بما في ذلك التوازن الإيزوستاتيكيكتل الجرافيتكتل الجرافيت المبثوقة، المصبوبةكتل الجرافيتواهتزكتل الجرافيت.

تقنيات التصنيع:

جرافيتالجرافيت عنصر فريد من نوعه، غير فلزي، يتكون من ذرات الكربون المرتبة في بنية شبكية سداسية. وهو مادة لينة وهشة، شائعة الاستخدام في العديد من التطبيقات الصناعية نظرًا لخصائصها الفريدة. يستطيع الجرافيت الحفاظ على قوته وثباته حتى في درجات حرارة تتجاوز 3600 درجة مئوية. والآن، دعوني أقدم لكم عملية إنتاج الجرافيت الخاص.

الجرافيت متساوي الضغطيُعدّ الجرافيت، المصنوع من الجرافيت عالي النقاء عن طريق الضغط، مادةً لا غنى عنها تُستخدم في تصنيع أفران البلورات الأحادية، ومبلورات الجرافيت المستخدمة في صب المعادن المستمر، وأقطاب الجرافيت المستخدمة في عمليات التصنيع بالتفريغ الكهربائي. وإلى جانب هذه التطبيقات الرئيسية، يُستخدم الجرافيت على نطاق واسع في مجالات السبائك الصلبة (مثل سخانات أفران التفريغ، وألواح التلبيد، وغيرها)، والتعدين (مثل تصنيع قوالب رؤوس الحفر)، والصناعات الكيميائية (مثل المبادلات الحرارية، والأجزاء المقاومة للتآكل)، وعلم المعادن (مثل البواتق)، والآلات (مثل الأختام الميكانيكية).

تكنولوجيا التشكيل

تعتمد تقنية الضغط المتساوي الضغط على قانون باسكال، حيث تحوّل الضغط أحادي الاتجاه (أو ثنائي الاتجاه) للمادة إلى ضغط متعدد الاتجاهات (شامل الاتجاهات). خلال هذه العملية، تبقى جزيئات الكربون في حالة غير منتظمة، وتكون كثافة الحجم متجانسة نسبيًا بخصائص متماثلة. إضافةً إلى ذلك، لا تتأثر هذه التقنية بارتفاع المنتج، مما يجعل أداء الجرافيت المتساوي الضغط متجانسًا أو يكاد يكون معدومًا.
بحسب درجة الحرارة التي تتم عندها عمليتا التشكيل والتصلب، يمكن تقسيم تقنية الضغط المتساوي إلى الضغط المتساوي البارد، والضغط المتساوي الدافئ، والضغط المتساوي الساخن. تتميز منتجات الضغط المتساوي بكثافة عالية، تزيد عادةً بنسبة 5% إلى 15% عن منتجات الضغط أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه. وقد تصل الكثافة النسبية لمنتجات الضغط المتساوي إلى 99.8% إلى 99.09%.

يتميز الجرافيت المصبوب بأداء متميز في القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل والكثافة والصلابة والتوصيل الكهربائي، ويمكن تحسين هذه الأداءات بشكل أكبر عن طريق تشريب الراتنج أو المعدن.
يتميز الجرافيت المصبوب بموصلية كهربائية جيدة، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة، ومقاومة للتآكل، ونقاء عالٍ، وتزييت ذاتي، ومقاومة للصدمات الحرارية، وسهولة في التشغيل الدقيق، ويستخدم على نطاق واسع في مجالات الصب المستمر، والسبائك الصلبة، وتلبيد القوالب الإلكترونية، والشرارة الكهربائية، والأختام الميكانيكية، وما إلى ذلك.

تكنولوجيا التشكيل

تُستخدم طريقة التشكيل بالقولبة عمومًا لإنتاج الجرافيت المضغوط على البارد صغير الحجم أو المنتجات ذات البنية الدقيقة. وتتلخص الفكرة في ملء قالب ذي شكل وحجم محددين بكمية معينة من المعجون، ثم الضغط عليه من الأعلى أو الأسفل. وفي بعض الأحيان، يُضغط عليه من كلا الاتجاهين لتشكيله داخل القالب. بعد ذلك، يُخرج المنتج شبه المصنّع من القالب، ويُبرّد، ويُفحص، ثم يُرصّ.
توجد آلات قولبة رأسية وأفقية. تقتصر طريقة القولبة عمومًا على ضغط منتج واحد في كل مرة، مما يقلل من كفاءة الإنتاج. مع ذلك، فهي قادرة على إنتاج منتجات عالية الدقة لا يمكن تصنيعها بتقنيات أخرى. علاوة على ذلك، يمكن تحسين كفاءة الإنتاج من خلال الضغط المتزامن لعدة قوالب وخطوط الإنتاج الآلية.

يُصنع الجرافيت المبثوق عن طريق خلط جزيئات الجرافيت عالية النقاء مع مادة رابطة، ثم بثقها في جهاز بثق. وبالمقارنة مع الجرافيت المتساوي الضغط، يتميز الجرافيت المبثوق بحجم حبيبات أكبر وقوة أقل، ولكنه يتمتع بموصلية حرارية وكهربائية أعلى.
تُنتج معظم منتجات الكربون والجرافيت حاليًا بتقنية البثق. وتُستخدم بشكل أساسي كعناصر تسخين ومكونات موصلة حراريًا في عمليات المعالجة الحرارية ذات درجات الحرارة العالية. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام كتل الجرافيت كأقطاب كهربائية لنقل التيار في عمليات التحليل الكهربائي. ولذلك، فهي تُستخدم على نطاق واسع كحلقات مانعة للتسرب ميكانيكية، ومواد موصلة حراريًا، ومواد أقطاب كهربائية في البيئات القاسية التي تتطلب درجات حرارة وضغوطًا وسرعات عالية.

تكنولوجيا التشكيل

تعتمد طريقة البثق على تحميل العجينة في أسطوانة البثق الخاصة بالمكبس ثم بثقها. يُجهز المكبس بحلقة بثق قابلة للاستبدال (يمكن استبدالها لتغيير شكل وحجم المقطع العرضي للمنتج) في مقدمته، كما يوجد حاجز متحرك أمام حلقة البثق. يقع المكبس الرئيسي للمكبس خلف أسطوانة البثق.
قبل الضغط، ضع حاجزًا أمام حلقة البثق، ثم اضغط من الاتجاه المعاكس لضغط المعجون. عند إزالة الحاجز والاستمرار في الضغط، يُبثق المعجون من حلقة البثق. قُص الشريط المبثوق إلى الطول المطلوب، ثم برّده وافحصه قبل تكديسه. تُعدّ طريقة البثق عملية إنتاج شبه متواصلة، ما يعني أنه بعد إضافة كمية معينة من المعجون، يمكن بثق عدة منتجات (كتل الجرافيت، مواد الجرافيت) بشكل متواصل.
حالياً، يتم إنتاج معظم منتجات الكربون والجرافيت عن طريق طريقة البثق.

يتميز الجرافيت المُهتز ببنية منتظمة وحجم حبيبات متوسط. إضافةً إلى ذلك، يحظى بشعبية واسعة نظرًا لانخفاض محتواه من الرماد، وقوته الميكانيكية العالية، واستقراره الكهربائي والحراري الجيد، ويُستخدم على نطاق واسع في معالجة قطع العمل الكبيرة. كما يمكن تعزيزه بشكل أكبر بعد تشريبه بالراتنج أو معالجته بمضادات الأكسدة.
يُستخدم على نطاق واسع كعنصر تسخين وعزل في إنتاج أفران السيليكون متعدد البلورات والسيليكون أحادي البلورة في صناعة الخلايا الكهروضوئية. كما يُستخدم على نطاق واسع في تصنيع أغطية التسخين، ومكونات المبادلات الحرارية، وبواتق الصهر والصب، وبناء العقد المستخدمة في العمليات التحليلية الكهربائية، وتصنيع البواتق للصهر والسبائك.

تكنولوجيا التشكيل

تعتمد طريقة تصنيع الجرافيت المهتز على ملء القالب بمزيج يشبه المعجون، ثم وضع صفيحة معدنية ثقيلة فوقه. في الخطوة التالية، يتم ضغط المادة عن طريق اهتزاز القالب. يتميز الجرافيت المتشكل بالاهتزاز بتجانس أعلى مقارنةً بالجرافيت المبثوق. تُنتج منتجات الجرافيت بطريقة البثق.