В чем разница между экструдированным и формованным графитом?

При выборе графитовых материалов два популярных типа — это экструдированный графит и формованный графит. Хотя оба являются синтетическими графитами, они существенно различаются по процессу производства, размеру зерна, механическим свойствам и общим сферам применения.

Оба являются типами синтетического графита, изготовленного из нефтяного кокса и связующего каменноугольного пека, но их производственные процессы приводят к значительным различиям в структуре, свойствах и сферах применения.

Разница между экструдированным графитом и формованным графитом

1. Процесс производства:

Экструдированный графит:

Процесс: Смесь прокаленного нефтяного кокса (наполнитель) и каменноугольного пека (связующее) нагревается, чтобы сделать ее пластичной. Затем эта горячая полутвердая смесь продавливается (экструдируется) через матрицу с определенной формой поперечного сечения (например, круглой, квадратной, прямоугольной). Представьте себе, как выдавливается зубная паста из тюбика или экструдируются алюминиевые профили.

Результат: Получаются длинные непрерывные формы, такие как стержни, блоки или трубки.

Формованный графит:

Процесс: Смесь кокса и пека (часто с использованием более мелких частиц кокса, чем при экструзии) помещается в полость формы. Затем применяется высокое давление для уплотнения материала в желаемую форму. Это давление может быть:

Одноосным/двуосным: прикладывается с одного или двух направлений (например, прессование порошка в матрице).

Изостатический (изотропный): применяется равномерно со всех сторон, обычно с использованием гидростатического давления (давления жидкости в камере). Это часто называют «изоформованным» или «изостатически спрессованным» графитом.

Результат: производит отдельные детали или блоки в пределах формы. Изостатическое формование создает заготовки, которые затем обрабатываются.

2. Структура зерна и изотропия:

Экструдированный графит:

Структура: процесс экструзии имеет тенденцию выравнивать частицы графита (зерна кокса) параллельно направлению экструзии.

Изотропия: это выравнивание делает графит анизотропным. Его свойства (такие как прочность, теплопроводность, электрическое сопротивление) различаются при измерении параллельно и перпендикулярно направлению экструзии (зерну).

Формованный графит:

Структура:

Одноосное/двухосное формование: некоторое выравнивание частиц может происходить перпендикулярно направлению прессования. Все еще несколько анизотропно, хотя часто меньше, чем при экструзии.

Изостатическое формование: равномерное давление приводит к более случайной ориентации частиц.

Изотропия:

Одноосное/двухосное формование: умеренно анизотропно.

Изостатическое формование: производит графит, который в значительной степени изотропен, то есть его свойства почти однородны во всех направлениях. Это ключевое преимущество для многих применений.

3. Свойства:

Экструдированный графит:

Обычно имеет более крупные размеры зерен.

Более низкая плотность по сравнению с изоформованным графитом.

Свойства изменяются в зависимости от направления (анизотропные).

Часто более низкая прочность по сравнению с мелкозернистыми формованными сортами.

Формованный графит:

Может быть изготовлен с гораздо более мелкими размерами зерен.

Может достигать более высокой и более однородной плотности (особенно изоформованный).

Свойства более однородны (изотропны), особенно для изоформованных сортов.

Часто демонстрирует более высокую прочность, лучшую износостойкость и более тонкую отделку поверхности после обработки (особенно мелкозернистые, изоформованные сорта).

4. Размер и форма:

Экструдированный графит: хорошо подходит для производства больших поперечных сечений и большой длины (например, больших электродов, длинных стержней).

Формованный графит: может производить более сложные формы, близкие к чистым (одноосные/двухосные) или большие однородные блоки/круги (изостатические), которые впоследствии обрабатываются в сложные детали.

5. Стоимость:

Экструдированный графит: как правило, менее дорогой из-за возможности непрерывного производства и часто менее строгих требований к обработке.

Формованный графит: часто более дорогой, особенно мелкозернистые, высокоплотные, изоформованные сорта, из-за более сложной обработки партии, затрат на оснастку и потенциально более высокого качества сырья.

6. Типичные области применения:

Экструдированный графит:

Большие электроды для электродуговых печей (ЭДП) в сталеплавильном производстве.

Футеровка печей и структурные компоненты.

Теплообменники.

Непрерывно-литейные формы (часто).

Аноды для выплавки алюминия (хотя обычно используют другой технологический путь).

Формованный графит (особенно изостатический):

Электроды для электроэрозионной обработки (требуется мелкая детализация).

Производство полупроводников (тигли, токоприемники, нагреватели — требуется чистота, мелкое зерно, изотропность).

Непрерывно-литейные формы (высокопроизводительные).

Механические применения (уплотнения, подшипники, втулки — требуется износостойкость, мелкое зерно).

Ракетные сопла.

Горячепрессовочные формы.

Компоненты ядерного реактора.

В итоге:

Выбор между экструдированным и формованным графитом полностью зависит от требований конкретного применения, балансирующих факторов, таких как требуемые свойства (изотропия, прочность, плотность), размер, сложность формы и стоимость.