Grafiitelektroodidena kasutataval grafiidipulbril on palju eeliseid. Kuid kuidas selle materjali eeliseid esile tuua, tõhusust tõeliselt parandada, kulusid vähendada ja turu konkurentsivõimet suurendada? Need pole mitte ainult grafiiditootjate jaoks olulised küsimused, vaid ka probleemid, mida grafiidi kasutajad peaksid tõsiselt võtma. Millised probleemid tuleks grafiidimaterjalide kasutamisel kõigepealt lahendada?
Tolmu eemaldamine: Grafiidi peeneteralise struktuuri tõttu tekib mehaanilise töötlemise käigus suur hulk tolmu, millel on märkimisväärne mõju tehasekeskkonnale. Lisaks peegeldub tolmu mõju seadmetele peamiselt selle mõjus seadmete toiteallikale. Grafiidi suurepärase elektrijuhtivuse tõttu võib see toiteplokki sattudes põhjustada lühiseid ja muid rikkeid. Seetõttu on soovitatav varustada töötlemiseks spetsiaalne grafiiditöötlusmasin. Grafiidi spetsiaalsete töötlemisseadmete kõrgete investeerimiskulude tõttu on paljud ettevõtted selles osas siiski üsna ettevaatlikud. Sellistel asjaoludel saab vastu võtta järgmised lahendused:
Grafiitelektroodide allhange: Grafiidi üha laialdasema kasutamisega vormitööstuses on üha enam vormilepingute tootmise (OEM) ettevõtteid tutvustanud ka grafiitelektroodide OEM-äri.
Pärast õliimmersiooni töötlemist: Pärast grafiidi ostmist kastetakse see esmalt teatud ajaks sädeõlisse (konkreetne aeg sõltub grafiidi mahust) ja seejärel asetatakse töötlemiseks töötlemiskeskusesse. Sel viisil ei lendu grafiiditolm ringi, vaid langeb alla. See minimeerib mõju seadmetele ja keskkonnale.
Töötlemiskeskuse modifitseerimine: Nn modifitseerimine hõlmab peamiselt tolmuimeja paigaldamist tavalisele töötluskeskusele.
Tühjenduspilu grafiidi töötlemisel: Erinevalt vasest korrodeerub grafiitelektroodide kiirema tühjenduskiiruse tõttu ajaühikus rohkem töötlemisräbu. Räbu efektiivne eemaldamine muutub probleemiks. Seetõttu peab tühjenduspilu olema suurem kui vasel. Üldiselt on tühjenduspilu seadistamisel grafiidi tühjenduspilu 10–30% suurem kui vasel.
Puuduste õige mõistmine: Lisaks tolmule on grafiidil ka mõningaid puudusi. Näiteks peegelpindade vormide töötlemisel on grafiitelektroodidega võrreldes vaskelektroodidega väiksem tõenäosus saavutada soovitud efekti. Parema pinnaefekti saavutamiseks tuleks valida võimalikult väikese suurusega grafiit ja sellise grafiidi hind on sageli 4–6 korda kõrgem kui tavalisel grafiidil. Lisaks on grafiidi korduvkasutatavus suhteliselt madal. Tootmisprotsessi tõttu saab taaskasutamiseks ja utiliseerimiseks kasutada vaid väikest osa grafiidist. Elektrierosioonitöötluse järgset grafiidijääke ei saa praegu taaskasutada, mis tekitab ettevõtete keskkonnajuhtimisele teatud väljakutseid. Sellega seoses saame pakkuda klientidele grafiidijääkide tasuta ringlussevõttu, et vältida probleeme nende keskkonnasertifitseerimisega.
Lõhestamine mehaanilisel töötlemisel: Kuna grafiit on vasest hapram, siis kui grafiiti töödeldakse sama meetodiga nagu vaskelektroode, on elektroodide lõhenemine lihtne, eriti õhukeste ribidega elektroodide töötlemisel. Sellega seoses saab vormitootjatele pakkuda tasuta tehnilist tuge. See saavutatakse peamiselt lõikeriistade valiku, tööriistade läbimisviisi ja töötlemisparameetrite mõistliku konfigureerimise abil. Looduslikust helveste grafiidist proovid moodustati külmpressimise teel ilma sideaineta, kasutades looduslikku helveste grafiiti. Uuriti vormimisrõhu ja hoidmisrõhu aja muutuste mõju proovide tihedusele, poorsusele ja paindetugevusele. Kvalitatiivselt analüüsiti loodusliku helveste grafiidi proovide mikrostruktuuri ja paindetugevuse vahelist seost. Loodusliku helveste grafiidi proovide antioksüdantsete omaduste ja mehhanismide uurimiseks ja arutamiseks enne ja pärast antioksüdantset töötlemist valiti kaks süsteemi: boorhape - karbamiid ja tetraetüülsilikaat - atsetoon - vesinikkloriidhape. Peamine uurimistöö sisu ja tulemused on järgmised: Uuriti loodusliku helveste grafiidi vormimisvõimet ja vormimistingimuste mõju mikrostruktuurile ja omadustele. Tulemused näitavad, et mida suurem on loodusliku helvestelise grafiidi proovi vormimisrõhk, seda suurem on proovi tihedus ja paindetugevus ning seda väiksem on proovi poorsus. Surve hoidmise aeg mõjutab proovi tihedust vähe. Kui see on üle 5 minuti, on proovi vormitavus parem. Paindetugevus näitab selget anisotroopiat ja keskmised paindetugevused erinevates suundades on vastavalt 5,95 MPa, 9,68 MPa ja 12,70 MPa. Paindetugevuse anisotroopia on tihedalt seotud grafiidi mikrostruktuuriga.
Uuriti lahuse meetodil ja lahuse meetodil valmistatud boor-lämmastiksüsteemi ning ränidioksiidsooliga kaetud loodusliku helveste grafiidipulbri antioksüdantseid omadusi enne ja pärast. Tulemused näitavad, et immutamiste arvu suurenedes suureneb grafiidipulbri pinnale kantud ränidioksiidsooli ja boor-lämmastiksüsteemi hulk ning antioksüdantsed omadused paranevad. Loodusliku helveste grafiidi algne oksüdatsioonitemperatuur on 883 K ja oksüdatsiooni kaalukaotuse kiirus temperatuuril 923 K on 407,6 mg/g/h. Grafiidipulbrit immutati üheksa korda vastavalt boorhappe-uurea süsteemis ja etüülsilikaat-etanool-vesinikkloriidhappe süsteemis. Pärast 1-tunnist kuumtöötlust temperatuuril 1273 K ja N2 atmosfääris oli loodusliku helveste grafiidi oksüdatsiooni kaalukaotuse kiirus temperatuuril 923 K vastavalt 47,9 mg/g/h ja 206,1 mg/g/h. Pärast 1-tunnist kuumtöötlust N2 atmosfääris vastavalt 1973K ja 1723K juures oli loodusliku helveste grafiidi oksüdatsioonikaalukaotuse kiirus temperatuuril 923K vastavalt 3,0 mg/g/h ja 42,0 mg/g/h; Mõlemad süsteemid võivad vähendada loodusliku helveste grafiidi oksüdatsioonikaalukaotuse kiirust, kuid boorhappe-uurea süsteemi antioksüdantne toime on parem kui etüülsilikaadi-etanooli-vesinikkloriidhappe süsteemil.
Grafiitelektroode kasutatakse peamiselt suurtööstuses, näiteks elektriahjude terasetootmises, fosfori tootmises maagiahjudes, magneesiumliiva elektrilises sulatamises, tulekindlate materjalide elektrilises sulatamises ettevalmistamises, alumiiniumi elektrolüüsis ning tööstuslikus fosfori, räni ja kaltsiumkarbiidi tootmises. Grafiitelektroodid jagunevad kahte tüüpi: looduslikud grafiitelektroodid ja tehisgrafiitelektroodid. Võrreldes tehisgrafiitelektroodidega ei vaja looduslikud grafiitelektroodid grafiidi keemilist protsessi. Selle tulemusena lüheneb loodusliku grafiidielektroodi tootmistsükkel oluliselt, energiatarbimine ja reostus vähenevad oluliselt ning kulud langevad märkimisväärselt. Neil on ilmsed hinnaeelised ja majanduslik kasu, mis on looduslike grafiitelektroodide arendamise üks peamisi põhjuseid.
Lisaks on looduslikud grafiitelektroodid loodusliku grafiidi kõrge lisandväärtusega sügavtöödeldud tooted ning neil on märkimisväärne arendus- ja rakendusväärtus. Siiski on looduslike grafiitelektroodide vormimisomadused, oksüdatsioonikindlus ja mehaanilised omadused praegu tehisgrafiitelektroodidest halvemad, mis on nende arendamise peamine takistus. Seetõttu on nende takistuste ületamine looduslike grafiitelektroodide rakenduste arendamise võti.
Uuriti lahuse meetodil ja lahuse meetodil valmistatud boor-lämmastiksüsteemi ning ränidioksiidsooliga kaetud looduslike helveste grafiidiplokkide antioksüdantseid omadusi enne ja pärast. Tulemused näitavad, et ränidioksiidsooliga kaetud looduslike grafiidiplokkide antioksüdantsed omadused halvenevad immutamiste arvu suurenedes. Boor-lämmastiksüsteemiga kaetud looduslikel grafiidiplokkidel on paremad antioksüdantsed omadused immutamiste arvu suurenedes. Looduslike grafiidiplokkide oksüdatsioonikaalukaotuse kiirus temperatuuridel 923K ja 1273K oli vastavalt 122,432 mg/g/h ja 191,214 mg/g/h. Looduslikke grafiidiplokke immutati üheksa korda vastavalt boorhappe-uurea süsteemis ja etüülsilikaat-etanool-vesinikkloriidhappe süsteemis. Pärast 1-tunnist kuumtöötlust 1273K ja N2 atmosfääris oli oksüdatsioonikaalukaotuse kiirus temperatuuril 923K vastavalt 20,477 mg/g/h ja 28,753 mg/g/h. Temperatuuril 1273K olid need vastavalt 37,064 mg/g/h ja 54,398 mg/g/h; pärast töötlemist vastavalt temperatuuridel 1973K ja 1723K olid loodusliku grafiidi plokkide oksüdatsioonikaalukaotuse kiirused temperatuuril 923K vastavalt 8,182 mg/g/h ja 31,347 mg/g/h; temperatuuril 1273K olid need vastavalt 126,729 mg/g/h ja 169,978 mg/g/h; Mõlemad süsteemid võivad oluliselt vähendada loodusliku grafiidi plokkide oksüdatsioonikaalukaotuse kiirust. Samamoodi on boorhappe-uurea süsteemi antioksüdantne toime parem kui etüülsilikaadi-etanooli-vesinikkloriidhappe süsteemil.
Postituse aeg: 12. juuni 2025