石墨特性及加工工藝研究

石墨特性及加工工藝研究 

2018年中國非金屬礦科技與市場交流大會將于2018年6月9-11日在山西大同云岡建國賓館召開，本次大會設置“石英技術分論壇”、“黏土礦物技術分論壇”、“非金屬礦物粉體高值化利用技術”三大分論壇。中國非金屬礦科技與市場交流大會是集技術交流、裝備展覽、供需洽談于一體的綜合性會議！

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石墨是一種常見常用的非金屬材料，石墨顏色呈黑色，導電性好，可用做多晶鑄錠及直拉單晶的熱場部件，因此石墨在光伏行業有著廣泛的應用。由于石墨為脆性材料，且經切削后的石墨屑為粉末狀，在加工過程中需要制定特殊的加工工藝及加工方式。

石墨是一種結晶形碳，相對密度較低，熔點高，具有耐高溫與很強的耐急冷急熱性，同時，石墨有足夠的機械強度和耐沖擊性能。石墨性脆，抗拉強度低，石墨材料易于切削，機械加工性能良好。

石墨機械加工特點

刀具磨損嚴重

石墨切削過程中生成的微細切屑，極易粘附在前后刀面及已加工表面上，與被加工石墨材料同時對切削刃產生急劇的摩擦和沖擊作用，導致切削加工過程中刀具的磨損非常嚴重。

切削阻力小

石墨材料的晶體結構存在空位，位錯和其它原子等微晶缺陷，使石墨材料的實際強度大大低于其理論強度，切削加工時，石墨材料在外加局部應力下就可擴展使材料破碎而成為切屑，因此石墨加工時的切削力比較小。

切削時產生大量的石墨粉塵

石墨粉塵不僅污染環境，影響操作人員的健康，而且會對機床部件產生一定的磨損，因此切削石墨熱場的機床必須安裝高效吸塵設備。

加工過程中容易出現的問題：

加工過程中容易產生裂紋或折斷現象；容易產生崩角、掉渣、棱邊極易形成鋸齒。

解決方案

合理選擇刀具 　　由于石墨材料是粉末壓制而成的，只適合于干切削，高速鋼刀具耐磨性較差，在加工過程中石墨顆粒對刀具的磨損加劇，使得刀具變鈍，不但對加工幾何形狀有一定的影響，同時，使得加工面的表面粗糙度狀態變差，棱邊鋸齒化加劇，所以對于表面質量和尺寸精度要求較高的石墨零件均不適宜選用高速鋼刀具加工，選用耐磨性較好的材料刀具或涂層刀具代替耐磨性較差的高速鋼刀具，可有效改善加工狀況，

合理安排走刀路線

在加工內外形輪廓時，應盡可能選擇順銑；同時要避免大吃量出刀，防止棱邊崩角、掉渣；在加二維平面或槽時，不適合選擇在工件上垂直進刀，應盡可能選擇斜線或螺旋進刀，可有效防止零件產生裂紋或斷裂，在刀具磨鈍后尤其需要引起重視。

合理選擇切削參數

一般來說，由于石墨材料易于切削，在加工過程中可以選擇高轉速、快速進給、大吃刀的切削參數，有效提高加工效率，但由于石墨在加工過程中易產生崩角、掉渣現象，尤其在棱邊等位置易形成鋸齒，在這些部位應適當降低轉速和進給速度，不宜大吃刀，在加工三維區域時，應采取變速切削，在周邊區域適當降低切削參數，中間位置可采用高轉速、快進給進行加工。

機械加工石墨零件，出現崩角、掉渣及棱邊鋸齒化是加工石墨零件的多發病、常見病。過對石墨材料的物理及機械加工特性的認真分析，理論聯系實際，成功解決了該問題，提高了加工效率，降低了廢品量，對于加工石墨類材料零件具有一定的借鑒和指導意義。

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