石墨产品加工工艺技术研究

石墨产品加工工艺技术研究

李胡波

中国航发长江动力有限公司 （湖南 岳阳 414000）

摘要：目前国内对石墨加工的研究还不充分，当石墨加工时刀具磨损严重，工件容易出现裂纹、断裂、塌陷等现象。石墨切削中产生的切屑容易附着在刀具面和加工面上，产生剧烈的摩擦和冲击，在切削中引起非常严重的刀具磨损。石墨粉尘不仅污染环境，还对机床零件造成一定的磨损。因此石墨产品加工工艺技术研究直接影响产品性能，加工工艺的不同直接影响石墨产品的质量。研究合理的模具结构，选择合理的工艺参数非常重要。本文从加工性能、切削技术、深加工等方面研究石墨加工工艺技术，促进石墨产品的制造。

关键词：石墨；加工工艺；技术

引言：石墨是一种常见的非金属材料。切削时，石墨材料在施加的局部应力的作用下膨胀，材料破碎，石墨工件在与刀尖接触的位置被压溃破裂，产生裂纹，产生块状切屑，使刀具磨损，在石墨工件的加工表面留下凹坑。在加工中，需要选择合适的加工工艺，除了确保刀具本身的属性外，需要按照标准持续调整切削参数。否则随着刀具磨损的增加，在生产工艺标准下产品质量下降严重，影响石墨产品的质量。

一、石墨加工性能分析

石墨是一种脆性材料，切割的石墨碎片为粉状，因此在加工过程中需要开发特殊的加工工艺和方法。同时，石墨易碎，抗拉强度低，加工性好，对尺寸精度和表面质量要求高，加工过程中容易产生严重的刀具磨损。此外，刀具冲击工件，引起零件边缘塌陷和刀具磨损等诸多问题。当刀具的切削刃与工件接触时，由于刀具的前进，工件的一部分被断裂，成为“屑”。这些碎片散落在工具表面或沉积在工具表面，大部分沿前刀面滑动，容易造成工具损坏。此外，石墨材料的致密性和均匀性远远不及金属，石墨工件受到不同程度的冲击，导致石墨工件角脆性断裂，刀具磨损严重，容易产生工件间隙这也是石墨加工的难点。

二、石墨切削加工工艺

（一）切削加工工艺措施

石墨材料的传统加工方法包括车削、铣削、磨削、锯切等，实现简单的加工。随着石墨工具及其相关技术的迅速发展和应用，这些传统的加工方法逐渐被新的加工工艺所取代。实践表明，由于石墨的硬脆性特性，加工过程中刀具磨损严重。在精加工中，为了避免产生切屑，一般使用耐磨损刀具来减少刀具的切削量。切割时应合理布置切割路线，防止工件断裂。在加工平面和凹槽时，尽量选择对角切削工件，这样刀具不会在切入工件后飞散。加工复杂结构石墨工件，不仅要根据上述思路优化加工工艺，还要根据实际情况采取特殊措施，达到最佳切割效果。

（二）切削加工刀具

在加工过程中，石墨颗粒加剧了刀具的磨损，而且恶化了加工表面的表面粗糙度，恶化了边缘锯齿，严重影响刀具寿命。因此，用于加工石墨的工具需要高耐磨损性和耐冲击性。选择耐磨损性优良的材料工具或涂层工具，能够有效地改善加工条件，避免产生较大的石墨碎片。关于刀具的选择，工作人员根据实际的工作尺寸进行选择。工具太大或太小会影响整个过程。根据机械零件表面尺寸选择工具。另外，耐磨性和抗冲击性是所有刀具的底线，其中涂层刀具的摩擦系数比较低，但韧性和锐度比其他材料稍差。陶瓷性质的刀具虽然硬度高，但刚性和耐冲击性差。因此，根据石墨加工的需要选择合适的刀具，有效地完成加工工作是非常重要的。加工内外轮廓时，应尽量选择顺时针铣削。同时，应避免剧烈切割，防止塌边和炉渣掉落。如果要为工件加工二维平面或凹槽，请尽量选择对角线，以有效防止零件断裂或断裂。

（三）切削参数

在石墨切削中，选择合理的切削参数对提高工件的加工质量和效率至关重要。由于石墨加工的切削过程非常复杂，在选择切削参数时，需要考虑工件结构、机床特性、刀具等诸多因素。这主要取决于大量的切削实验，可以有效地提高加工效率，但由于石墨在加工过程中容易分解，特别是在边缘或其他位置，为了提高薄壁石墨零件的表面加工质量，必须在这些位置适当降低进给速度。通常，石墨切割在专用石墨机床上进行。通常，石墨材料容易切割。在加工过程中，可选择高速、快速进给、大型刀具等切削参数，有效提高加工效率。但是，石墨在加工过程中，特别是在边缘或其他位置容易发生角的塌陷或切屑的下落，因此可根据加工需要随时调整程序和技术参数，必须在这些位置适当降低转速和进给速度，这些位置不适合大型刀具，必须在中间位置适当降低切削参数，切实优化加工零件的精度，提高石墨产品的整体加工水平。

三、石墨深加工技术

随着我国工业发展水平的提高，政府也将石墨视为战略资源，但行业发展存在技术水平低、市场混乱、对技术投资者关注不足等严重问题。现在，中国微晶石墨深加工技术发展不足，微晶石墨的晶粒尺寸小，各晶粒处于无序堆积状态。科研机构已经开始尝试纯化和进一步加工微晶石墨。石墨深加工技术有明确的产业发展规划，形成以深加工为主的一系列项目，更好地完善产业链。相关项目的目标是改造老工艺，开发石墨尖端技术和产品，实现产业集约化。企业也可以进入这一领域，将其技术技能与优势相结合，形成自己的产业链。因此，需要引进先进设备，转变为适合石墨开采的生产，这既可以节约能源消耗，提高回收率，同时也可以保护大规模。取得了一定的研究成果，石墨深加工技术可以得到推广。目前，我国在石墨精炼、节能高温精炼等技术方面取得了一定的成果，但还需要进一步深化。政府部门还应加强领导，结合资源特点建设石墨精炼生产线，开发锂电池材料，开始将片状石墨球状化来制造负极材料。但目前行业规模小，产品质量差，无法满足锂电池开发生产的需要。目前我国使用的球状石墨主要从日本、韩国等国进口。目前，我们不仅要依靠资源根据不同电池的需求开发产品，还要满足安全和使用寿命的需要，进行技术改进。未来锂离子电池的应用将越来越广泛，在这种情况下，深加工促进锂离子电池及其安装的设备具有更高的集成度。

四、石墨高速加工技术

随着新一轮产业发展，石墨是发展不可缺少的非金属材料。目前，在石墨电池正极材料、柔性电子材料、石墨烯储存材料、核石墨材料、石墨复合材料等领域取得突破有些技术已投入工业应用。因此，石墨工业的发展已经从低端向高端加工转移。石墨切割会产生大量粉尘，影响机床的电气部件。为了防止短路和其他安全事故，需要保护机床的电气部件。机床需要高速电动主轴，设计了集尘装置，加强低重心结构设计，降低机床振动，促进高速驱动。同时实现高效、高精度石墨加工的主要手段是考虑机床、刀具和石墨模具的结构特点，可以采用合理的切削参数加工出高质量的石墨模具，促进高性能石墨加工设备的发展，保证机床长期稳定运行。由于石墨的脆性，石墨加工中的碎屑总是以尘埃粒子的形式存在，附着在工具表面，影响工具的散热，降低寿命。加工过程中误散在机床内部电路系统中的石墨粉尘可能引起机床短路，后果不堪设想。因此，在加工石墨模具时，为了防止石墨粒子迅速侵入除尘装置，附着在工具表面，必须使用专用的通风和除尘装置，促进其高速加工，可以提高石墨零件的加工效率和质量。

结束语：

我国是石墨资源大国，但我国石墨材料加工工艺落后于发达国家，大量初级产品出口，进口高纯度石墨材料。尽管深加工和高端产品核心技术大多掌握在发达国家手中，但中国仍有很多关键技术没有突破，不利于大幅削减成本和自动化生产。从石墨的特性、切削工艺、深加工进行细致分析，将理论与实践相结合，提高了加工效率，减少了浪费。随着机床技术和刀具技术的发展，需要通过切削实验和实际应用，深入研究石墨加工工艺，提高石墨加工的理论和实践水平。

参考文献：

[1]张澎,孙长健.基于石墨电极的数控铣削加工技术探讨[J].现代制造技术与装备,2019(12):144-145.

[2]张彩霞.人造石墨加工性能研究[J].电源技术，2022(11):46-50.

[3]刘汉华.石墨的机械加工工艺探讨[J].大众科技，2020(11):68-71.