Grafitni prah, ki se uporablja kot grafitne elektrode, ima številne prednosti. Vendar pa, kako izkoristiti prednosti tega materiala, resnično doseči izboljšanje učinkovitosti, zmanjšanje stroškov in povečanje konkurenčnosti na trgu, to niso le vprašanja, ki jih morajo upoštevati proizvajalci grafita, temveč tudi težave, ki jih morajo uporabniki grafita jemati resno. Katere težave je torej treba najprej rešiti pri uporabi grafitnih materialov?
Odstranjevanje prahu: Zaradi fine strukture grafita se med mehansko obdelavo proizvaja velika količina prahu, kar ima pomemben vpliv na tovarniško okolje. Poleg tega se vpliv prahu na opremo odraža predvsem v njegovem vplivu na napajanje opreme. Zaradi odlične električne prevodnosti grafita je po vstopu v napajalno omarico nagnjen k povzročitvi kratkih stikov in drugih napak. Zato je priporočljivo, da je za obdelavo opremljen s posebnim strojem za obdelavo grafita. Vendar pa so zaradi visokih investicijskih stroškov posebne opreme za obdelavo grafita mnoga podjetja v zvezi s tem precej previdna. V takšnih okoliščinah je mogoče sprejeti naslednje rešitve:
Zunanje izvajanje grafitnih elektrod: Z vse bolj razširjeno uporabo grafita v industriji kalupov je vse več podjetij za pogodbeno proizvodnjo kalupov (OEM) uvedlo tudi poslovanje OEM z grafitnimi elektrodami.
Po obdelavi z oljno potopitvijo: Po nakupu grafita se ta najprej za nekaj časa potopi v iskreče olje (natančen čas je odvisen od količine grafita), nato pa se ga namesti v obdelovalni center za obdelavo. Na ta način grafitni prah ne bo letel naokoli, temveč bo padal navzdol. To bo zmanjšalo vpliv na opremo in okolje.
Modifikacija obdelovalnega centra: Tako imenovana modifikacija vključuje predvsem namestitev sesalnika na navaden obdelovalni center.
Izpustna reža med obdelavo izpustnega grafita: Za razliko od bakra se zaradi hitrejše hitrosti praznjenja grafitnih elektrod na enoto časa korodira večja količina procesne žlindre. Problem je, kako učinkovito odstraniti žlindro. Zato je potrebno, da je izpustna reža večja od bakra. Na splošno je pri nastavitvi izpustne reže izpustna reža grafita za 10 do 30 % večja od bakra.
Pravilno razumevanje pomanjkljivosti: Poleg prahu ima grafit tudi nekaj pomanjkljivosti. Na primer, pri obdelavi kalupov z zrcalno površino je v primerjavi z bakrenimi elektrodami manj verjetno, da bodo grafitne elektrode dosegle želeni učinek. Za dosego boljšega površinskega učinka je treba izbrati najmanjše delce grafita, stroški te vrste grafita pa so pogosto 4- do 6-krat višji od stroškov navadnega grafita. Poleg tega je ponovna uporabnost grafita relativno nizka. Zaradi proizvodnega procesa se lahko za reprodukcijo in izkoriščanje uporabi le majhen delež grafita. Odpadnega grafita po elektroerozijski obdelavi trenutno ni mogoče ponovno uporabiti, kar predstavlja določene izzive za okoljsko ravnanje podjetij. V zvezi s tem lahko strankam zagotovimo brezplačno recikliranje odpadnega grafita, da se izognemo težavam pri pridobivanju okoljskega certifikata.
Kruškanje pri mehanski obdelavi: Ker je grafit bolj krhek kot baker, lahko pri obdelavi z isto metodo kot bakrene elektrode zlahka pride do kruškov elektrod, zlasti pri obdelavi tankorebrastih elektrod. V zvezi s tem je proizvajalcem kalupov na voljo brezplačna tehnična podpora. To se doseže predvsem z izbiro rezalnih orodij, načinom prehoda orodja in razumno konfiguracijo parametrov obdelave. Vzorci naravnega luskastega grafita so bili oblikovani s hladnim stiskanjem brez veziva z uporabo naravnega luskastega grafita. Preučevali so vplive sprememb tlaka oblikovanja in časa zadrževanja tlaka na gostoto, poroznost in upogibno trdnost vzorcev. Kvalitativno je bila analizirana povezava med mikrostrukturo in upogibno trdnostjo vzorcev naravnega luskastega grafita. Za preučevanje in razpravo o antioksidativnih lastnostih in mehanizmih naravnega grafitnega prahu in vzorcev naravnih grafitnih elektrod pred in po antioksidativni obdelavi sta bila izbrana dva sistema, borova kislina – sečnina in tetraetil silikat – aceton – klorovodikova kislina. Glavne vsebine in rezultati raziskave so naslednji: Preučevali so delovanje naravnega luskastega grafita pri oblikovanju in vpliv pogojev oblikovanja na mikrostrukturo in lastnosti. Rezultati kažejo, da večji kot je tlak oblikovanja vzorca naravnega grafita v luskah, večja je gostota in upogibna trdnost vzorca, manjša pa je poroznost vzorca. Čas zadrževanja tlaka ima majhen vpliv na gostoto vzorca. Ko je daljši od 5 minut, je oblikovalnost vzorca boljša. Upogibna trdnost kaže očitno anizotropijo, povprečne upogibne trdnosti v različnih smereh pa znašajo 5,95 MPa, 9,68 MPa oziroma 12,70 MPa. Anizotropija upogibne trdnosti je tesno povezana z mikrostrukturo grafita.
Proučene so bile antioksidativne lastnosti sistema bor-dušik, pripravljenega z metodo raztopine in solno metodo, ter prahu naravnega grafitnega luskavca, prevlečenega s silicijevim solom pred in po impregnaciji. Rezultati kažejo, da se s povečanjem števila impregnacij povečuje količina silicijevega sola in sistema bor-dušik, prevlečenega na površini grafitnega prahu, antioksidativne lastnosti pa se izboljšujejo. Začetna temperatura oksidacije naravnega grafitnega luskavca je 883 K, stopnja izgube teže pri oksidaciji pri 923 K pa 407,6 mg/g/h. Grafitni prah je bil devetkrat impregniran v sistemu borova kislina-sečnina oziroma v sistemu etil silikat-etanol-klorovodikova kislina. Po enourni toplotni obdelavi v atmosferi 1273 K in N2 je bila stopnja izgube teže pri oksidaciji naravnega grafitnega luskavca pri 923 K 47,9 mg/g/h oziroma 206,1 mg/g/h. Po enourni toplotni obdelavi v atmosferi N2 pri 1973 K oziroma 1723 K je bila stopnja izgube teže pri oksidaciji naravnega grafita v kosmičih pri 923 K 3,0 mg/g/h oziroma 42,0 mg/g/h; oba sistema lahko zmanjšata stopnjo izgube teže pri oksidaciji naravnega grafita v kosmičih, vendar je antioksidativni učinek sistema borova kislina-sečnina boljši kot pri sistemu etil silikat-etanol-klorovodikova kislina.
Grafitne elektrode se uporabljajo predvsem v velikih industrijah, kot so proizvodnja jekla v električnih pečih, proizvodnja fosforja v rudnih pečeh, električno taljenje magnezijevega peska, električna priprava ognjevzdržnih materialov, elektroliza aluminija ter industrijska proizvodnja fosforja, silicija in kalcijevega karbida. Grafitne elektrode so razdeljene na dve vrsti: naravne grafitne elektrode in umetne grafitne elektrode. V primerjavi z umetnimi grafitnimi elektrodami naravne grafitne elektrode ne potrebujejo kemičnega postopka obdelave grafita. Posledično se proizvodni cikel naravnih grafitnih elektrod znatno zmanjša, poraba energije in onesnaževanje se močno zmanjšata, stroški pa se znatno znižajo. Imajo očitne cenovne prednosti in ekonomske koristi, kar je eden glavnih razlogov za razvoj naravnih grafitnih elektrod.
Poleg tega so naravne grafitne elektrode izdelki iz naravnega grafita z visoko dodano vrednostjo, pridobljeni z globoko predelavo, in imajo pomembno razvojno in uporabno vrednost. Vendar pa so lastnosti oblikovanja, odpornost proti oksidaciji in mehanske lastnosti naravnih grafitnih elektrod trenutno slabše od lastnosti umetnih grafitnih elektrod, kar je glavna ovira za njihov razvoj. Zato je premagovanje teh ovir ključnega pomena za razvoj uporabe naravnih grafitnih elektrod.
Proučene so bile antioksidativne lastnosti sistema bor-dušik, pripravljenega z metodo raztopine in solno metodo, ter blokov iz naravnih luskastih grafita, prevlečenih s silicijevim solom pred in po obdelavi. Rezultati kažejo, da se antioksidativne lastnosti blokov iz naravnih grafita, prevlečenih s silicijevim solom, slabšajo z naraščajočim številom impregnacij. Bloki iz naravnega grafita, prevlečeni s sistemom bor-dušik, imajo boljše antioksidativne lastnosti z naraščajočim številom impregnacij. Stopnje izgube teže pri oksidaciji blokov iz naravnega grafita pri 923 K in 1273 K so bile 122,432 mg/g/h oziroma 191,214 mg/g/h. Bloki iz naravnega grafita so bili devetkrat impregnirani v sistemu borova kislina-sečnina oziroma v sistemu etil silikat-etanol-klorovodikova kislina. Po enourni toplotni obdelavi v atmosferi 1273 K in N2 so bile stopnje izgube teže pri oksidaciji pri 923 K 20,477 mg/g/h oziroma 28,753 mg/g/h. Pri 1273 K sta bili 37,064 mg/g/h oziroma 54,398 mg/g/h; Po obdelavi pri 1973 K oziroma 1723 K sta bili stopnji izgube teže zaradi oksidacije naravnih grafitnih blokov pri 923 K 8,182 mg/g/h oziroma 31,347 mg/g/h; Pri 1273 K sta bili 126,729 mg/g/h oziroma 169,978 mg/g/h; Oba sistema lahko znatno zmanjšata stopnjo izgube teže zaradi oksidacije naravnih grafitnih blokov. Podobno je antioksidativni učinek sistema borova kislina-sečnina boljši od učinka sistema etil silikat-etanol-klorovodikova kislina.
Čas objave: 12. junij 2025