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石墨模具损坏类型及原因分析

来源:本站原创 点击:52 时间:2022-9-27
  

现代石墨模具的加工更多的依靠自动化程度较高的高精度、高效率机床。从石墨模具粗加工、热处理到各种精加工质量控制与检测,必须设备齐全,配套合理。其中,数控加工设备所占比重较大,以适应单位或小批量模具的生产。石墨模具损坏类型及原因分析。

    1.氧化裂纹型
    这种损坏类型是最多的。在空气中,当石墨材料披加热到一定温度时即开始氧化。不同石墨材料的氧化开始温度是不同的,人造石墨材料的氧化开始温度约在450℃左右。温度越高,氧化速度越快。碳的氧化产物为CO、CO2气体,因此,随着氧化的进行,石墨材料逐渐被消耗。人造石墨为一种多孔的分散结构材料,随着氧化的进行,气孔变大且增多,结构变疏松,机械强度大幅度降低。在工业现场,可以明显地观察到模具表面脱落炭粉,表面变的粗糙不平,模璧变薄,当石墨材料被氧化到一定程度时,在受压情况下,就沿模壁出现竖向裂纹而损坏。实际上,为不致于造成被烧结材料的浪费,有经验的操作者总是避免模具被压裂情况的出现,模具被氧化到危险的程度时就不再使用了。提高材料的抗氧化性能,是减少这类损坏的关键。
    2.模具内孔尺寸变大超差型
    大约有30%的模具,使用几次后,因内孔变大,尺寸超差而报废。在使用中观察到,模具内孔与空气并不充分接触,基本上不被氧化,或者说氧化很轻微。在热压中,石墨模具内孔中装入被烧结的胎体材料及钻杆,在高温下胎体材料中的金属粘结剂处于熔化或半熔化状态,虽然绝大多数金属熔液难于自发地浸润石墨材料,但在压力下,熔融金属将以薄膜状被挤压到模具内壁表面,与石墨材料发生粘附。这种粘附作用除与被烧结胎体材料的配方、成分有关外,还与石墨材料的气孔率、气孔大小及模具内壁光洁度存在着显著相关关系。由于这种粘附作用,当被烧结件冷却脱模后,模具内壁往往粘附一些金属残留物,在下次使用模具前,这些粘附残留物必须清除掉。在工业生产现场,这种清理模具的作业是用金属刀片之类的工具人工刮除,这就造成模具内孔尺寸变大或内壁粗糙度增加,加速了模具的损坏。降低金属熔液的粘附作用,提高材料的抗磨性能是减少这类损坏的关键。
    3.敲打脱模损坏型
    由于(2)中所述原因,有时造成被烧结体不能从模中脱拔出来,只有靠反复敲打模具、钻杆后才能脱模。这样,有时因敲打至使模具上下边缘或外壁表面掉块,造成缺陷,在下次烧结中,这些有缺陷的地方将加速氧化。同时,这些地方也是机械应力的集中点。这就要求石狡材料结构应细密,强度高。
    4.模底棋壁压裂型
    由于石墨材料机械强度低或模具设计不合理,模底或摸壁强度不够,承受不了热压压力,当压力加到一定程度时,就沿模底与模堡内壁连接处应力集中部位出现横向裂纹,在材料强度不够的情况下,模壁或模底也出现裂纹。
    上述四种损坏类型,在工业生产中并不独立存在,而是交混在一起,四种损坏类型同时在起作用,不过,最后以某一类型形式表现出来而已。
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