PODZIAŁ I ZASTOSOWANIE GRAFITU PRASOWANEGO

Dorota Darowny-Motyl,

menedżer eksportu w firmie

Sinograf

 

Być może przedstawiony poniżej podział grafitów wyda się niektórym czytelnikom nazbyt uproszczony, lecz w istocie oddaje w zupełności charakterystykę i podstawowe cechy tego materiału. Umożliwia tym samym łatwe dopasowanie odpowiedniego typu do dedykowanego zastosowania. Zacznijmy jednak od wprowadzenia. Pierwszym i zasadniczym czynnikiem definiującym parametry i jakość grafitu jest proces jego produkcji.

 

Etap 1

Przygotowanie surowca – etap ten wygląda zawsze tak samo: koks, grafit i sadzę mieli się w specjalnych młynach, a następnie sortuje według wielkości uzyskanego ziarna. Do mieszanek dodaje się pak, smołę węglową i żywicę syntetyczną, a specjalne mieszadła łączą składniki do uzyskania jednolitych mas. Dopiero teraz surowiec poddaje się dalszej obróbce.

 

Etap 2

Formowanie półproduktów (wałki, bloki, pręty, płyty).

• PRASOWANIE PRZELOTOWE – mieszanka o grubym ziarnie zostaje, pod bardzo silnym ciśnieniem, wyciśnięta przez otwory wlewnika o odpowiednich średnicach, tworząc grafit zwany ekstrudowanym; powoduje to ukierunkowanie parametrów uzyskanego produktu wzdłuż osi prasowania; grafit charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, odpornością na szoki cieplne, doskonałą przewodnością elektryczną oraz małą zawartością popiołu (elektrody EAF).
• PRASOWANIE WIBRACYJNE – pozwala na uzyskanie wielkogabarytowych bloków i płyt grafitowych o drobnoziarnistej strukturze; materiał charakteryzuje się jednolitą strukturą i „płaskimi” właściwościami izotropowymi; posiada nieco gorszą wytrzymałość mechaniczną w porównaniu z grafitem prasowanym przelotowo, lecz odznacza się bardzo korzystnym stosunkiem jakości do ceny; jest najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem dla aplikacji nie wymagających ekstremalnych parametrów (wielkogabarytowe bloki SG i EG).
• PRASOWANIE MATRYCOWE – drobnoziarnista mieszanka jest umieszczona w formach o określonych kształtach i rozmiarach, a następnie poddana naciskowi prasy; grafit wykazuje dużą anizotropię, charakteryzuje się wysoką gęstością, wytrzymałością mechaniczną i odpornością na ścieranie; prasowanie matrycowe pozwala na wykonanie powtarzalnych półproduktów wysokiej jakości (płytySG).
• PRASOWANIE METODĄ CIP – jest to tzw. prasowanie na zimno; bardzo drobnoziarnisty surowiec umieszcza się w specjalnej prasie, gdzie chłodne medium wywiera równomierny, jednakowy z każdej strony, nacisk na formowany grafit; uzyskuje się w ten sposób produkt o bardzo wysokiej gęstości, porowatości bliskiej zeru oraz doskonałych izotropowych właściwościach termicznych i mechanicznych (grafity IEG, HG i HK).

 

Etap 3

Spiekanie – otrzymane półprodukty poddaje się procesowi spiekania w temperaturze ok. 1000- 1200°C; proces ten skutkuje wypaleniem substancji organicznych i spoiwa w mieszance oraz powoduje powstawanie porów w graficie; na tym etapie produkcji przeprowadza się pierwszą impregnację w celu zmniejszenia porowatości i zwiększenia wytrzymałości mechanicznej grafitu.

Etap 4

Grafityzowanie – tak przygotowany produkt poddaje się działaniu temp. 2500-3000°C, czyli grafityzacji; amorficzny węgiel przekształca się wówczas w formę krystaliczną, a wszelkie pozostałości spoiwa i zanieczyszczeń ulegają suchej destylacji. Należy zaznaczyć, iż każdy produkt końcowy można poddać dodatkowemu procesowi impregnacji np. metalami, żywicą lub solami w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych czy odporności chemicznej.

 

Zastosowanie grafitów oferowanych przez SINOGRAF

Nieprzeciętne parametry grafitu i jego ekstremalna wytrzymałość mechaniczna i termiczna sprawia, iż obszar zastosowania tego materiału zdaje się być nieograniczony. Nie sposób wymienić tutaj wszystkie aplikacje, dlatego zestawienie obejmuje te najczęściej spotykane w mojej pracy doradcy handlowego.

 

Grafit elektrodowy o wysokiej przewodności: EG

• elektrody do pieców łukowych
• wielkogabarytowe formy odlewnicze
• wyłożenia i konstrukcje pieców
• elementy grzejne.

Grafit konstrukcyjny drobnoziarnisty: SG, IEG

• przemysł metalurgiczny (IEG i SG): odlewnictwo aluminium, tygle kołnierzowe, spustowe, krystalizatory, kokile, formy odlewnicze i „galanteria” odlewnicza np. chochle, łyżki, zatyczki, szpilki, mieszadła, rotory i lance do odgazowywania, konstrukcje pieców odlewniczych i elementy pieców próżniowych
• przemysł maszynowy (IEG): pierścienie uszczelniające, tuleje uszczelniające i ślizgowe, elementy pomp, wałki samosmarujące – w przypadku aplikacji dynamicznych można zastosować IEG wyłącznie o zwiększonych parametrach mechanicznych tj. w wersji z impregnacją (np. żywicą lub metalami)
• przemysł szklarski: m. in. jako wkładki grafitowe odbieraków i zgarniaczy; płyty ślizgowe i odstawcze do butelek
• inne: półprzewodniki, płyty anodowe w procesie elektrolizy, izolacje termiczne; zasadniczo wszędzie tam gdzie wymagane są jednocześnie: wytrzymałość mechaniczna, odporność na wysoką temperaturę i szoki termiczne oraz łatwa obrabialność do pożądanego kształtu.

Grafit izostatyczny: HG, IEG

• materiał do obróbki elektroerozyjnej = elektrody EDM
• grafitowe łożyska ślizgowe, pierścienie uszczelniające, elementy turbin
• wszelkie detale grafitowe o bardzo wysokich wymaganiach tolerancji wymiarowej
• precyzyjne tygle jubilerskie – grafit ma bardzo gładką powierzchnię oraz znikomą porowatość, dlatego pozwala na topienie cennych kruszców bez ubytków (całość surowca jest do odzyskania z formy); ponadto nie kruszy się i nie zanieczyszcza metalu pyłem węglowym
• przemysł szklarski: formy grafitowe do produkcji szkła metodą wydmuchiwania; w produkcji szkła laboratoryjnego i specjalistycznego, gdzie gładkość uzyskanej powierzchni musi być idealna
• przemysł fotowoltaiczny np. grzałki, tygle, osłony termiczne
• komponenty w procesach spiekania
• nauka – elementy urządzeń prototypowych, jako półprzewodniki, diamagnetyki itp.