金剛石石墨模具中石墨材料的應(yīng)用

所謂石墨就是以其良好的物理和化學(xué)性能成為金剛石工具制造中，金剛石石墨模具制作理想材料，石墨最為金剛石石墨模具所使用的優(yōu)勢(shì)：

1、具備優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能；

2、線膨脹系數(shù)比較低，導(dǎo)熱性能穩(wěn)定同時(shí)抗熱沖擊性能強(qiáng)；

3、耐腐蝕和多數(shù)的金屬不容易發(fā)生反應(yīng)；

4、在高溫下，強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高而不斷升高；

5、具備很好的潤(rùn)滑和抗磨性能；

6、便于加工，機(jī)械功能強(qiáng)，可以制作成各種的形狀復(fù)雜，精度較為高的熱壓模。

模具在家電、汽車、機(jī)電、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域日益成為工業(yè)化批量生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備，承擔(dān)了這些工業(yè)中60%-90%的產(chǎn)品零部件的加工生產(chǎn)。近年來(lái)高速銑削突破了傳統(tǒng)銑削難以加工高硬、高強(qiáng)、高韌模具材料的限制。但電火花加工具有加工精度和表面質(zhì)量高，可加工范圍寬，特別是在復(fù)雜、精密、薄壁、窄縫、高硬材料的模具型腔加工中的優(yōu)勢(shì)是高速銑削所不能比擬的，因此放電加工將仍然是模具型腔加工的主要手段。由于石墨電極(與銅相比)有電極消耗少、放電加工速度快、機(jī)械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越性，逐漸替銅電極成為電加工電極的主流?！∈姌O與銅相比，有著消耗少、放電速度快、重量輕以及熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)越性，因此逐漸替銅電極成為放電加工電極的主流。相比之下，石墨電極材料具有以下優(yōu)勢(shì)：

速度快：石墨放電比銅快2-3倍，材料不易變形，在薄筋電極的加工上優(yōu)勢(shì)明顯，銅的軟化點(diǎn)在1000度左右，容易因受熱而產(chǎn)生變形，石墨的升華溫度為3650度左右。

燒結(jié)模及其它金剛石燒結(jié)模具

利用人造石墨材料熱變形極小的特點(diǎn)，可制造晶體管的燒結(jié)模具和支架，現(xiàn)已廣泛使用，它已成為發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)不可缺少的材料。此外，石墨模具也使用于鑄鐵用的鑄型，各種有色金屬用的耐久性鑄模，鑄鋼用鑄型，耐熱金屬（鈦，鋯，鉬等）用的鑄型及焊鋼軌用的鋁熱焊型的鑄型等。熱壓燒結(jié)金剛石工具用石墨模具,在金剛石工具制造過(guò)程中擔(dān)負(fù)著發(fā)熱元件和模具支撐的雙重作用,石墨模具質(zhì)量的優(yōu)劣,直接影響到金剛石工具的尺寸精度、外觀形狀等。熱壓燒結(jié)工藝要求:溫度達(dá)到(1 000±2)℃,成型壓力16～50 MPa,保溫保壓時(shí)間為15～30 min,環(huán)境為非真空狀態(tài)。在此工況條件下,既要求成型及發(fā)熱元件的石墨模具具有導(dǎo)電性、較高的電阻率、足夠的機(jī)械強(qiáng)度,還需要其具有良好的抗氧化性能和較長(zhǎng)的使用壽命,以確保金剛石工具的尺寸精度和優(yōu)異性能。目前,西方發(fā)達(dá)國(guó)家金剛石工具制造用石墨模具材料,主要為超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)、高純度和高石墨化度的石墨材料,要求其平均粒徑小于15μm,甚至10μm以下,中等氣孔尺寸小于2μm。用此炭素原料做成的石墨模具,氣孔率小、結(jié)構(gòu)致密、表面光潔度高、抗氧化性較強(qiáng),平均使用壽命可達(dá)30～40次。金剛石模具要求材質(zhì)硬度高，抗氧化性能好，加工精度高等特點(diǎn)，采用優(yōu)質(zhì)石墨原材料大大延長(zhǎng)了模具使用壽命和提高了抗氧化性能。