La polvere di grafite utilizzata come elettrodo presenta numerosi vantaggi. Tuttavia, come sfruttare appieno i vantaggi di questo materiale, ottenere un reale miglioramento dell'efficienza, una riduzione dei costi e un aumento della competitività sul mercato, non sono solo questioni che i produttori di grafite devono considerare, ma anche problemi che gli utilizzatori di grafite dovrebbero affrontare seriamente. Quindi, quando si utilizzano materiali a base di grafite, quali problemi è necessario risolvere per primi?
Rimozione della polvere: A causa della struttura a particelle fini della grafite, durante la lavorazione meccanica si produce una grande quantità di polvere, che ha un impatto significativo sull'ambiente di lavoro. Inoltre, l'impatto della polvere sulle apparecchiature si manifesta principalmente nella sua influenza sull'alimentazione elettrica. Data l'eccellente conduttività elettrica della grafite, una volta penetrata nel quadro elettrico, è soggetta a causare cortocircuiti e altri guasti. Pertanto, si raccomanda di dotarsi di una macchina specifica per la lavorazione della grafite. Tuttavia, a causa dell'elevato costo di investimento di tali attrezzature, molte aziende sono piuttosto caute al riguardo. In tali circostanze, si possono adottare le seguenti soluzioni:
Produzione esterna di elettrodi di grafite: con la crescente diffusione della grafite nell'industria degli stampi, sempre più aziende di produzione di stampi su contratto (OEM) hanno introdotto anche l'attività di produzione esterna di elettrodi di grafite.
Dopo il trattamento di immersione in olio: Dopo l'acquisto, la grafite viene prima immersa in olio per elettroerosione per un certo periodo di tempo (la durata specifica dipende dal volume di grafite) e poi collocata in un centro di lavoro per la lavorazione. In questo modo, la polvere di grafite non si disperde nell'aria ma si deposita. Ciò riduce al minimo l'impatto sulle apparecchiature e sull'ambiente.
Modifica di un centro di lavoro: la cosiddetta modifica consiste principalmente nell'installazione di un aspirapolvere su un normale centro di lavoro.
La distanza di scarica durante la lavorazione della grafite: a differenza del rame, a causa della maggiore velocità di scarica degli elettrodi di grafite, una maggiore quantità di scorie di lavorazione viene espulsa per unità di tempo. La rimozione efficace di tali scorie diventa quindi un problema. Pertanto, è necessario che la distanza di scarica sia maggiore rispetto a quella del rame. In generale, nella definizione della distanza di scarica, quella della grafite è dal 10 al 30% maggiore rispetto a quella del rame.
Comprensione corretta dei suoi limiti: Oltre alla polvere, la grafite presenta anche alcune carenze. Ad esempio, nella lavorazione di stampi con superficie a specchio, rispetto agli elettrodi di rame, gli elettrodi di grafite hanno meno probabilità di raggiungere l'effetto desiderato. Per ottenere un migliore effetto superficiale, è necessario selezionare la grafite con la granulometria più fine, il cui costo è spesso da 4 a 6 volte superiore a quello della grafite ordinaria. Inoltre, la riutilizzabilità della grafite è relativamente bassa. A causa del processo produttivo, solo una piccola parte della grafite può essere riutilizzata. La grafite di scarto derivante dalla lavorazione per elettroerosione non può essere riutilizzata al momento, ponendo quindi alcune sfide alla gestione ambientale delle aziende. A tal proposito, possiamo offrire ai clienti un servizio gratuito di riciclo della grafite di scarto per evitare problemi con le loro certificazioni ambientali.
Scheggiatura nella lavorazione meccanica: Poiché la grafite è più fragile del rame, se viene lavorata con lo stesso metodo degli elettrodi di rame, è facile che si verifichi la scheggiatura degli elettrodi, soprattutto durante la lavorazione di elettrodi a nervature sottili. A questo proposito, è possibile fornire supporto tecnico gratuito ai produttori di stampi. Ciò si ottiene principalmente attraverso la selezione degli utensili da taglio, la modalità di passaggio dell'utensile e la configurazione ottimale dei parametri di processo. Campioni di grafite naturale in scaglie sono stati formati mediante pressatura a freddo senza legante utilizzando grafite naturale in scaglie. Sono stati studiati gli effetti delle variazioni della pressione di formatura e del tempo di mantenimento della pressione sulla densità, la porosità e la resistenza alla flessione dei campioni. È stata analizzata qualitativamente la relazione tra la microstruttura e la resistenza alla flessione dei campioni di grafite naturale in scaglie. Sono stati selezionati due sistemi, acido borico-urea e silicato di tetraetile-acetone-acido cloridrico, per studiare e discutere le proprietà antiossidanti e i meccanismi della polvere di grafite naturale e dei campioni di elettrodi di grafite naturale prima e dopo il trattamento antiossidante, rispettivamente. I principali contenuti e risultati della ricerca sono i seguenti: sono state studiate le prestazioni di formatura della grafite naturale in scaglie e l'influenza delle condizioni di formatura sulla microstruttura e sulle proprietà. I risultati mostrano che maggiore è la pressione di formatura del campione di grafite naturale in scaglie, maggiore è la densità e la resistenza alla flessione del campione, mentre minore è la porosità del campione. Il tempo di mantenimento della pressione ha un effetto minimo sulla densità del campione. Quando è superiore a 5 minuti, la formabilità del campione è migliore. La resistenza alla flessione mostra una netta anisotropia e le resistenze alla flessione medie nelle diverse direzioni sono rispettivamente 5,95 MPa, 9,68 MPa e 12,70 MPa. L'anisotropia della resistenza alla flessione è strettamente correlata alla microstruttura della grafite.
Sono state studiate le proprietà antiossidanti del sistema boro-azoto preparato con il metodo in soluzione e con il metodo sol, nonché della polvere di grafite naturale in scaglie rivestita con sol di silice prima e dopo il trattamento. I risultati mostrano che, all'aumentare del numero di impregnazioni, aumenta la quantità di sol di silice e di sistema boro-azoto depositati sulla superficie della polvere di grafite, e di conseguenza migliorano le proprietà antiossidanti. La temperatura di ossidazione iniziale della grafite naturale in scaglie è di 883 K e la velocità di perdita di peso per ossidazione a 923 K è di 407,6 mg/g/h. La polvere di grafite è stata impregnata nove volte rispettivamente nel sistema acido borico-urea e nel sistema silicato di etile-etanolo-acido cloridrico. Dopo un trattamento termico di 1 ora in atmosfera di 1273 K e N2, la velocità di perdita di peso per ossidazione della grafite naturale in scaglie a 923 K è risultata rispettivamente di 47,9 mg/g/h e 206,1 mg/g/h. Dopo un trattamento termico di 1 ora in atmosfera di N2 a 1973 K e 1723 K rispettivamente, i tassi di perdita di peso per ossidazione della grafite naturale in scaglie a 923 K erano rispettivamente di 3,0 mg/g/h e 42,0 mg/g/h; entrambi i sistemi possono ridurre il tasso di perdita di peso per ossidazione della grafite naturale in scaglie, ma l'effetto antiossidante del sistema acido borico-urea è migliore di quello del sistema silicato di etile-etanolo-acido cloridrico.
Gli elettrodi di grafite sono utilizzati principalmente in industrie su larga scala come la siderurgia in forni elettrici, la produzione di fosforo in forni per minerali, la fusione elettrica di sabbia magnesiaca, la preparazione di materiali refrattari tramite fusione elettrica, l'elettrolisi dell'alluminio e la produzione industriale di fosforo, silicio e carburo di calcio. Gli elettrodi di grafite si dividono in due tipi: elettrodi di grafite naturale ed elettrodi di grafite artificiale. Rispetto agli elettrodi di grafite artificiale, gli elettrodi di grafite naturale non richiedono un processo chimico di grafite. Di conseguenza, il ciclo di produzione degli elettrodi di grafite naturale è significativamente ridotto, il consumo energetico e l'inquinamento sono notevolmente diminuiti e i costi sono notevolmente inferiori. Presentano evidenti vantaggi in termini di prezzo e benefici economici, il che rappresenta uno dei motivi principali del loro sviluppo.
Inoltre, gli elettrodi di grafite naturale sono prodotti derivati dalla lavorazione profonda della grafite naturale ad alto valore aggiunto e possiedono un significativo potenziale di sviluppo e applicazione. Tuttavia, le prestazioni di formatura, la resistenza all'ossidazione e le proprietà meccaniche degli elettrodi di grafite naturale sono attualmente inferiori a quelle degli elettrodi di grafite artificiale, il che rappresenta il principale ostacolo al loro sviluppo. Pertanto, superare questi ostacoli è fondamentale per lo sviluppo delle applicazioni degli elettrodi di grafite naturale.
Sono state studiate le proprietà antiossidanti del sistema boro-azoto preparato con il metodo in soluzione e con il metodo sol, nonché dei blocchi di grafite naturale in scaglie rivestiti con sol di silice prima e dopo il trattamento. I risultati mostrano che la proprietà antiossidante dei blocchi di grafite naturale rivestiti con sol di silice peggiora all'aumentare del numero di impregnazioni. I blocchi di grafite naturale rivestiti con il sistema boro-azoto presentano migliori proprietà antiossidanti all'aumentare del numero di impregnazioni. I tassi di perdita di peso per ossidazione dei blocchi di grafite naturale a 923 K e 1273 K erano rispettivamente di 122,432 mg/g/h e 191,214 mg/g/h. I blocchi di grafite naturale sono stati impregnati nove volte rispettivamente nel sistema acido borico-urea e nel sistema silicato di etile-etanolo-acido cloridrico. Dopo il trattamento termico per 1 ora in atmosfera di 1273 K e N2, i tassi di perdita di peso per ossidazione a 923 K erano rispettivamente di 20,477 mg/g/h e 28,753 mg/g/h. A 1273 K, erano rispettivamente di 37,064 mg/g/h e 54,398 mg/g/h; Dopo il trattamento rispettivamente a 1973 K e 1723 K, i tassi di perdita di peso per ossidazione dei blocchi di grafite naturale a 923 K erano rispettivamente di 8,182 mg/g/h e 31,347 mg/g/h; A 1273 K, erano rispettivamente di 126,729 mg/g/h e 169,978 mg/g/h; Entrambi i sistemi possono ridurre significativamente il tasso di perdita di peso per ossidazione dei blocchi di grafite naturale. Analogamente, l'effetto antiossidante del sistema acido borico-urea è superiore a quello del sistema silicato di etile-etanolo-acido cloridrico.
Data di pubblicazione: 12 giugno 2025