Que sont les tiges de graphite
En tant que type de tige, les tiges de graphite sont produites à partir de graphite usiné ou de composés de graphite. Ils sont réputés pour leur excellente résistance aux chocs thermiques, à la chaleur, leur haute résistance à la corrosion, leur non-réactivité et leur capacité à bien vieillir (car le graphite est un matériau non fatiguant).
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Avantages des tiges de graphite
Types de tiges de graphite
Les tiges de graphite peuvent être usinées à partir de blocs de graphite pour être utilisées dans diverses industries et applications. Les tailles standard sont fabriquées et usinées à partir de graphite extrudé.
1. Tiges de graphite à grain fin JC3
JC3 est une tige dense à grain fin qui peut être usinée et présente une température élevée de 5 432 degrés F à 3 000 degrés. Sa qualité est du graphite extrudé JC3 et sa densité apparente est de 1,72 à 1,74 g/cc. Ses caractéristiques permettent une forte conductivité électrique. Les tiges de graphite JC3 sont usinables selon des tolérances extrêmement serrées.
Les tiges de graphite ont une bonne conductivité thermique car le graphite est un excellent conducteur de chaleur et possède une résistance élevée aux chocs thermiques. La résistance à la compression de la tige varie de 11 000 à 38 000 livres/po2. Résistant à la corrosion à toutes fins pratiques et à de nombreux acides, alcalis, solvants et composés associés.
Il présente une planéité de la face du joint en raison de son module d'élasticité et de sa stabilité élevés pour rester plat pendant le fonctionnement au niveau des faces frottantes. Il possède également des caractéristiques anti-grippage et une lubrification intégrée. La structure moléculaire du graphite génère une couche extrêmement fine sur les pièces mobiles. Les produits ne se gripperont pas et ne s'écailleront pas dans les applications les plus sévères. Le graphite est poreux mais des imprégnants sont utilisés pour remplir ces pores, qui peuvent aller de très imperméables à complètement imperméables selon l'application.
Les tiges de graphite JC3 sont principalement utilisées dans les applications de traitement thermique et électrochimiques. Ils sont également utilisés pour supporter des poutres ou des rails de foyer afin de permettre la dilatation thermique. D'autres utilisations incluent des luminaires ou des poteaux de support, des bâtonnets d'agitation, des électrodes et d'autres fins de réaction.
2. Tiges de graphite à grain fin JC4
JC4 est une tige robuste à grain fin qui est usinable et classée à une température moyenne (traitement thermique de 1355 degrés F à 735 degrés). Sa qualité est du graphite extrudé JC4 et sa densité est de 1,76 g/cc.
Lorsque des températures plus élevées ne sont pas nécessaires, ses propriétés permettent une bonne densité et résistance. Le reste de ses caractéristiques sont similaires à celles du JC3 déjà évoquées ci-dessus. Ces tiges sont généralement utilisées dans les applications mécaniques.
3. Tige de graphite moulée super fine
Ses caractéristiques sont une granulométrie super fine, une haute densité, une résistance non réactive et supérieure et une tige de graphite moulée. Il est suggéré pour les applications électrochimiques, métalliques et en verre à haute température, notamment les creusets, les tiges d'agitation, les moules, les électrodes, les anodes et les bagues.
Tolérances de diamètre : +.010" / -.005". Le graphite superfin est évalué à une température allant jusqu'à 2 760 degrés Celsius. La taille des particules est de 0,001 pouces, la densité est de 1,8gr/cm, la résistance à la compression est de 13K psi et la résistivité est de 0,00050 ohm/pouce.
4. Tiges de graphite à grain moyen
La construction de ces tiges est idéale pour les opérations d'ébauche et de finition dans diverses applications industrielles. Ces tiges sont produites au moyen d'un procédé de fabrication alternatif qui réduit le coût par rapport au procédé de moulage isostatique.
L'étiquette du graphite à grain moyen fait généralement référence à des matériaux contenant des particules individuelles dont la taille varie de 0,0508 mm à 1,575 mm, qui ont été moulées par compression ou extrudées dans leur forme de matière première. 12 à 20 % du volume d'un bâtonnet est constitué de pores entre les particules individuelles visibles à l'œil nu.
5. Tiges de graphite à gros grains
Il existe plusieurs circonstances dans lesquelles des tiges de graphite à gros grains sont souhaitées et satisfaisantes pour une application. Habituellement, lorsqu'on parle d'une tige de graphite à gros grains, il s'agit d'un graphite extrudé. La taille distincte des particules de ce matériau graphite variera de 1,016 mm à 6,096 mm et comportera une grande quantité de pores dans le matériau.
Ce matériau à gros grains est un excellent matériau pour la fabrication de tiges de graphite. En raison de la grande taille de ses particules et de ses pores ouverts, les tiges supportent extrêmement bien les chocs thermiques et peuvent gérer les changements de température lorsque les métaux en fusion touchent leur surface. Bien que ces bâtonnets aient également environ 12 à 20 % de leur volume constitué de pores entre les particules individuelles, ces pores sont bien visibles à l'œil nu en raison des particules qui composent les bâtonnets. Ces tiges sont principalement utilisées comme électrodes de graphite pour les fours de poche et les arcs électriques dans l'industrie sidérurgique.
6. Tiges de graphite à plus haute densité
Le graphite haute densité est un matériau exceptionnellement spécial avec une résistance élevée, une densité élevée et une microstructure fine. Il peut être utilisé pour fabriquer des tiges en raison de sa capacité à supporter des températures extrêmement élevées tout en conservant sa forme et sa résistance. De plus, ces tiges sont peu coûteuses et simples à usiner sous quelque forme que ce soit.
Dans la technologie actuelle, des échantillons de graphite étaient produits à partir de poudres de semi-coke à base de brai de houille sans utiliser de liant supplémentaire. Les tiges de graphite isostatique présentent de plus grandes caractéristiques que le graphite artificiel fabriqué à partir de l'ancienne procédure de charge et de liant. Celui-ci est ensuite carbonisé, rempli de pores et graphité.
7. Tiges de graphite recouvertes de carbone pyrolytique
Une couche de carbone pyrolytique sur le graphite réduit la perméabilité aux gaz, améliore la stabilité à l'oxydation et protège contre la libération de particules. Il est créé au moyen d’une procédure de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les revêtements de carbone pyrolytique, comme le graphite, ont une stabilité thermique et une inertie chimique exceptionnelles. De plus, le carbone pyrolytique peut être utilisé pour pénétrer et densifier le graphite, réduisant ainsi considérablement la porosité interne.
Spécifications des tiges de graphite
Les spécifications des tiges de graphite incluent la densité standard de chaque qualité, car elle détermine où la qualité de la tige peut être appliquée. La résistance à la compression est également une caractéristique tout aussi importante et varie de 11 000 à 38 000 livres par pouce carré.
Le module d'élasticité est de 14 K10-5 psi à température ambiante et de 27 K10-5 psi à 2 315 degrés Celsius (grades G purifiés). La dilatation thermique est de 6 po/po/degré x 10-7 à température ambiante et de 18 po/po/degré x 10-7 à 2 315 degrés Celsius (grades G purifiés). La résistivité électrique est de 29 à 36 ohm-in. x10-5.
La conductivité thermique est de 179 W/(mK) à température ambiante et de 154 W/(mK) à 2 315 degrés Celsius (grades G purifiés). La granulométrie maximale, la résistance à la flexion et le coefficient de dilatation thermique sont également des spécifications importantes.
Processus de tiges de graphite
Le moulage par compression, le pressage isostatique ou l'extrusion de tiges sont les trois méthodes les plus courantes de production de tiges de graphite. Beaucoup de ces techniques sont comparables à celles utilisées pour créer des tubes en graphite.
1. Moulage par compression
Le moulage par compression est un processus de formage dans lequel une substance est ramollie puis forcée à prendre la forme du moule dans lequel elle repose. Pour commencer, le matériau à mouler est préchauffé avant d'être placé dans un moule ou un trou ouvert et chauffé. Le moule est ensuite fermé par le haut et mis sous pression par un élément de bouchon à mesure qu'il ramollit. La substance graphite se dilate et prend la forme du moule sous l’effet de la pression et de la chaleur. Il est gardé ici jusqu'à ce qu'il guérisse.
2. Préchauffage du moule
Le moule doit d'abord être préparé avec des étapes de préparation typiques comprenant : le nettoyage du moule, l'application d'un agent de démoulage et le chauffage pour induire la viscosité de la charge lorsqu'elle est finalement chargée.
3. Préparation des accusations
Le moulage par compression est réalisé sur une variété de matériaux. Par conséquent, ils se présentent sous de nombreuses compositions, tailles, formes, conditions et emballages. La préparation transforme le matériau de son état de livraison en un état plus adapté à la compression. La préparation de la charge comprend : le déballage, le nettoyage, la découpe, le dimensionnement, le pesage et le chauffage.
4. Chargement des charges
Il s'agit de placer la charge sur la partie inférieure du moule. De cette façon, le résultat de compression optimal est garanti. La charge est ensuite appliquée au moule selon le motif requis, en fonction de la forme du moule, de l'épaisseur requise et d'autres considérations.
5. Compression de la tige
Pour rapprocher le plus possible les deux parties du moule, un mouvement relatif est créé. La charge est comprimée à mesure que les pièces se rapprochent. La compression peut être utilisée pour forcer la charge à remplir tout le volume prévu dans la cavité du moule. Il assure également la bonne densité du produit et facilite le durcissement.
6. Durcissement dans le processus de moulage
Cette étape du processus de moulage facilite le durcissement de la charge comprimée dans le produit fini. Pour permettre la prise et le durcissement, il peut être simplement nécessaire d'abaisser la température ou d'utiliser des durcisseurs et des catalyseurs. Le type de condensation et le type d’addition font partie des types de durcissement.
7. Refroidissement du moule
Le refroidissement garantit que le moule a la température idéale pour les cycles de moulage ultérieurs. Il est important de s’assurer que le moule développe les propriétés thermiques et mécaniques préférées pour le retrait, l’utilisation ou le stockage.
8. Éjection de graphite
L'éjection est la libération du graphite après durcissement. L'éjection automatisée utilise souvent un piston qui se déplace depuis le dessous du moule lorsque l'éjection est nécessaire, ou un système de ventouses séparé. L'éjection est fréquemment accompagnée d'un agent démoulant et d'un revêtement appliqué sur le moule pour empêcher le produit de s'accrocher au moule et faciliter l'éjection.
9. Extrusion de tiges
L'extrusion de tiges s'engage simplement dans le processus de moulage par extrusion standard. Ce processus commence par la collecte du graphite et de tous les ajouts nécessaires dans une trémie, où ils sont chauffés jusqu'à fusion. Lorsque le stock est
fondu (ou liquide), il est pressé à travers une filière en forme de tube. Après refroidissement, la matière prend la taille et la forme de la matrice. Il peut être libéré de la filière sous une forme solide une fois refroidi.
10. Processus d'extrusion à chaud
Il s'agit d'une technique de travail à chaud, c'est-à-dire qu'elle est réalisée au-dessus de la température de recristallisation du graphite. Cela empêche le graphite de se solidifier et facilite son passage à travers la filière. Le procédé d'extrusion à chaud est généralement réalisé sur des presses hydrauliques lourdes horizontales. Leurs pressions varient entre 30 et 700 MPa (4,400 - 101,500 psi). Une lubrification est donc nécessaire. Pour les extrusions à basse température, de l'huile ou du graphite peuvent être utilisés, tandis que de la poudre de verre peut être utilisée pour les extrusions à plus haute température.
11. Pressage isostatique
Le pressage isostatique est une méthode de formage qui utilise une pression de tous les côtés. La substance graphite est placée dans un récipient de confinement à haute pression pour fonctionner. Un gaz inerte, tel que l'argon, est utilisé pour pressuriser le récipient de confinement. Une fois le graphite à l’intérieur, le récipient est chauffé, ce qui augmente la pression et provoque la formation du graphite de cette manière.
12. Pressage isostatique à chaud (HIP)
Il est non seulement utilisé pour la consolidation des poudres et les travaux en deux étapes de formation et de frittage traditionnels de la métallurgie des poudres sont complétés simultanément, mais également pour l'élimination des défauts de coulée, la liaison par diffusion de la pièce et la production de pièces de forme complexe. Sous une pression isostatique chaude, l'argon, l'ammoniac et d'autres gaz inertes sont couramment utilisés comme fluide de transfert de pression, et l'ensemble des composants est généralement constitué de métal ou de verre. La température de fonctionnement est souvent de 1 000 à 2 200 degrés et la pression de service est fréquemment de 100 à 200 MPa.
13. Pressage isostatique à froid (CIP)
Le pressage isostatique à froid est avantageux pour créer des pièces pour lesquelles le coût initial élevé des matrices de pressage ne peut pas être justifié, ou pour lesquelles des compacts extrêmement grands ou complexes sont nécessaires. À l'échelle commerciale, une large gamme de poudres, notamment les métaux, les céramiques, les polymères et les composites, peuvent être pressées de manière isostatique. Les pressions de compactage vont de moins de 5 000 psi à plus de 100 000 psi (34,5 - 690 MPa). Dans un procédé en sac humide ou sec, les poudres sont compactées dans des moules en élastomère.
Usinage du graphite
L'usinage du graphite est la technique de découpe ou de façonnage d'un matériau en graphite pour s'adapter à un certain nombre d'applications et d'objectifs. Étant donné que le graphite est presque difficile à couper et émoussera la plupart des métaux, il est essentiel d'utiliser uniquement des outils en diamant et en carbure. Cependant, en raison de sa résistance, le graphite offre de nombreux avantages. Le matériau est incroyablement robuste, ne rouille pas et ne se décompose pas et peut être utilisé comme lubrification naturelle pour les roulements et autres composants de machines. Cela réduit les dépenses liées aux autres huiles et lubrifiants.
Le processus d’usinage du graphite est identique à celui de l’usinage de la fonte. Les copeaux fins, souvent appelés copeaux, sont extraits sous forme de poudre fine. Les dispositifs utilisés dans la procédure ne saisissent pas la pièce à travailler mais la coupent d'une manière similaire au déneigement.
La résistance à la compression du graphite est élevée et peut être maintenue en place par la force de serrage. Avant d'opérer sur la pièce, il est essentiel de calculer la force de serrage requise. La quantité de force de serrage requise est déterminée en testant une pièce jusqu'au seuil de rupture par compression.
Certaines méthodes utilisées pour usiner le graphite sont des outils spécialisés. La première chose à prendre en compte lors de la planification de l’usinage du graphite concerne les outils qui peuvent être utilisés. Le graphite est un matériau abrasif qui usera gravement les outils métalliques nus. Les outils diamantés sont préférés, mais des outils en carbure de tungstène peuvent également être utilisés. L'acier rapide peut être utilisé, même s'il s'use rapidement, ce qui limite son application. Des éclats et des cassures se produisent lorsque le mauvais outil, la mauvaise vitesse ou l'avance sont utilisés.
Étapes de fabrication des tiges de graphite
Coca-Cola -Le coke est un composant des raffineries de pétrole qui est créé en chauffant de la houille (600 à 1 200 degrés). Cette procédure est réalisée dans un four à coke spécialement construit, qui utilise des gaz de combustion et a une disponibilité limitée en oxygène. Son pouvoir calorifique est supérieur à celui du charbon fossile traditionnel.
Pulvérisation -Une fois que les matières premières ont été minutieusement inspectées, elles sont pulvérisées jusqu’à obtenir une granulométrie spécifique. Des machines spécifiques qui broyent le matériau transfèrent la très fine poussière de charbon obtenue dans des sacs spéciaux, qui sont ensuite triés en fonction de la granulométrie.
Pétrissage -Une fois le processus de broyage du coke terminé, il est mélangé avec du brai. À haute température, les matières premières sont combinées de telle sorte que le charbon fond et se combine aux grains de coke.
Deuxième pulvérisation -Suite au processus de mélange, de petites boules de carbone se forment, qui doivent ensuite être broyées en grains très fins.
Pressage isostatique -L’étape de pressage commence une fois que les grains fins de la taille nécessaire sont prêts. La poudre est ensuite déposée dans d’immenses moules dont les dimensions correspondent aux dimensions finales des blocs. Le carbone en poudre dans les moules est soumis à une pression élevée (supérieure à 150 MPa), qui confère une pression et une force égales aux grains, ce qui entraîne une disposition symétrique et une distribution uniforme. Ce procédé permet d'obtenir des propriétés de graphite identiques dans l'ensemble du moule.
Carbonisation -L'étape suivante et la plus longue (2 à 3 mois) est la cuisson au four. Le matériau uniformément broyé est placé dans d'énormes fours qui atteignent des températures de 1000 degrés. La température dans le four est constamment maintenue pour éviter tout défaut ou fissure. Après cuisson, le bloc a atteint la dureté nécessaire.
Imprégnation de brai -Pour réduire la porosité, le bloc peut être imprégné de brai et brûlé à nouveau à cette étape du processus. Un brai de viscosité inférieure à celle du brai utilisé comme liant est généralement utilisé pour l'imprégnation. Pour combler plus précisément les éventuelles lacunes, une faible viscosité est requise.
Graphitage -À ce stade, la matrice des atomes de carbone est désormais ordonnée et le processus de transition du carbone au graphite est appelé graphitisation. La graphitisation est le processus de chauffage des blocs créés à environ 3 000 degrés. Après la graphitisation, la conductivité électrique, la densité, la conductivité thermique et la résistance à la corrosion s'améliorent considérablement, tout comme l'efficacité de l'usinage.
Matériau graphite-Il est essentiel d’inspecter tous les paramètres du graphite après la graphitisation, notamment la taille des grains, la flexion, la densité et la résistance à la compression.
Usinage -Une fois que le matériau a été minutieusement préparé et examiné, il peut être transformé en tiges de graphite.
Applications des tiges de graphite
Les tiges de graphite sont souvent utilisées pour les applications de fibres optiques et de semi-conducteurs, qui nécessitent toutes deux précision et sensibilité. Les utilisations les plus populaires des cannes en graphite sont les cannes à pêche et les petites cannes à pêche (car le graphite est sensible, durable et léger).
Les applications industrielles incluent le traitement thermique
Ils sont utilisés pour supporter des poutres ou des rails de foyer afin de permettre la dilatation thermique, car le graphite peut résister à des températures extrêmes. Également comme tiges d'agitation en métal chaud et fondant, tiges de cylindre d'électrode en graphite. En électrolyse, des tiges de graphite sont utilisées et les nombreux électrons délocalisés permettent à l'électricité de se déplacer rapidement à travers le graphite.
Des tiges de graphite peuvent être utilisées pour prolonger un soufflé
Dans un trou dans un tube, comme dispositif d'évasement ou pour faire une empreinte dans une paroi latérale en verre. Des tiges de graphite sont utilisées comme modérateurs dans les réacteurs nucléaires pour contrôler la vitesse de réaction. Le graphite permet une réaction de fission en chaîne en ralentissant les neutrons dans un réacteur en graphite. Quelques bâtonnets sont insérés et absorbent davantage de neutrons qui deviennent disponibles, puis la réaction en chaîne s'accélère. Le niveau de puissance du réacteur commence à augmenter.
Le graphite usiné est généralement constitué d'un composite ou d'un mélange de graphite et de cuivre.
Le graphite pur avec du cuivre supplémentaire confère ses propriétés recherchées de résistance élevée et de conductivité garantie. Comme nous l’avons mentionné, les tiges de graphite sont extrêmement résistantes à la chaleur. Pour définir et quantifier « extrême », il convient de noter que les tiges de graphite peuvent conserver leur forme même lorsqu'elles sont exposées à des températures « extrêmes » telles que 5 000 degrés.
Les tiges de graphite sont couramment utilisées comme électrodes dans les processus d'électrolyse. L'électrolyse est une technique qui utilise un courant électrique pour provoquer une réaction chimique non spontanée. Les électrodes, qui conduisent l’électricité jusqu’à la solution électrolytique, jouent un rôle crucial dans ce processus. Les tiges de graphite sont préférées pour plusieurs raisons :
● Conductivité :Le graphite est un excellent conducteur d'électricité. Il permet au courant électrique de circuler à travers l'électrolyte, facilitant le mouvement des ions et la survenue de l'électrolyse.
● Stabilité chimique :Le graphite est chimiquement stable et ne réagit pas avec de nombreuses substances. Ceci est important car les électrodes ne doivent pas subir de réactions chimiques susceptibles d’interférer avec le processus d’électrolyse souhaité.
● Point de fusion élevé :Le graphite a un point de fusion élevé, ce qui le rend approprié pour une utilisation dans les processus d'électrolyse à haute température.
● Résistance mécanique :Le graphite est mécaniquement solide, offrant durabilité et résistance à l’usure pendant l’électrolyse.
● Disponibilité :Le graphite est facilement disponible et relativement peu coûteux, ce qui en fait un choix pratique pour les électrodes dans diverses applications d'électrolyse.
Notre usine
Henan Daking Import and Export Co., Ltd. (Henan Daking en abrégé) est l'un des professionnels chinois de la production, de la recherche et du développement et de la vente de fabricants de moules en graphite. La société s'engage à fournir à ses clients des matières premières en graphite de haute qualité et un traitement de précision des produits en graphite. Les matières premières utilisées par notre société, telles que le graphite pressé isostatique, le graphite moulé et le graphite EDM, présentent les caractéristiques d'une haute résistance, d'une bonne résistance aux chocs thermiques, d'une résistance aux températures élevées, d'une résistance à la corrosion et d'une forte résistance à l'oxydation.
FAQ
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