热解过程解释/热解石墨
　　物质受热发生分解的反应过程。许多无机物质和有机物质被加热到一定程度时都会发生分解反应。热解过程不涉及催化剂，以及其他能量，如紫外线辐射所引起的反应。
　　分类 按原料分为：
　　无机物热解 有工业意义的无机物热解反应如：
　　碳酸氢钠焙烧生成碳酸钠：
　　2NaHCO3—→Na2CO3+H2O+CO2
　　石灰石（碳酸钙）焙烧生成生石灰（氧化钙）：
　　CaCO3—→CaO+CO2
　　氧化汞热解生成元素汞：
　　O—→O2+2Hg
　　氯酸钾热解生成高氯酸钾：
　　4KclO3—→3KclO4+KCl
　　有机物热解 有工业意义的有机物热解过程很多，常因具体工艺过程而有不同的名称。在隔绝空气下进行的热解反应，称为干馏，如、木材干馏；甲烷热解生成炭黑称为热分解；烷基苯或烷基萘热解生成苯或萘常称为热脱烷基(见脱烷基)；由丙酮制乙烯酮称为丙酮裂解等。烃类的热解过程常区别为热裂化和裂解（见烃类裂解）。前者的温度通常&600℃,其目的是由重质油生产轻质油，进而再加工成发动机燃料。后者则温度较高（通常&700℃）,且物料在反应器中停留时间较短，其目的是获得石油化工的基本原料如乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃等。
　　一般说来，无机物的热解反应比较简单；有机物热解时，由于会产生副反应，产物组成往往比较复杂。例如石油烃裂解时，除获得低分子量烯烃外，还有因聚合、缩合等副反应，而生成比原料分子量更大的产物，如焦油等。
　　供热方式 热解过程需要吸收大量热能。工业上的供热方式可分为自热过程和外热过程。例如石灰石热解生成石灰，温度在800℃以上,甚至在氧存在下也不影响反应过程，因此可采用直接煅烧的工业窑炉进行外供热过程。对于石油馏分的裂解，反应温度在750℃以上,且要求尽可能低的烃分压，产物为可燃气体，因此常用间壁传热方式（如管式炉裂解）或由载热体直接供热（如、、高温水蒸气裂解等）的外热过程。但也可以用烧去一部分原料进行自热过程，如天然气或重油部分燃烧热解制乙炔、炭黑等。由于管式炉裂解制低碳烯烃的优越性很多，近代石油烃裂解几乎都采用此法。
　　■产品概述:
　　热解石墨是新型炭素材料，是高纯碳氢气体在一定的炉压下，在1800℃～2000℃的石墨基体上经化学气相沉积出的较高结晶取向的热解碳，它具有高密度（2.20g/cm）、高纯度（杂质含量（0.0002%）和热、电、磁、力学性能各向异性。在1800℃左右仍能维持10mmHg的真空度。
　　■主要应用：
　　导流桶
　　/PG复合加热器
　　原子吸收管
　　■主要特点：
　　&O 表面致密，无气孔，易机械加工。
　　&O 纯度高，总杂质含量&20ppm，气密性好。
　　&O 耐高温,强度随使用温度升高而增加，2750℃时强度达到最高値3600℃升华。
　　&O 弹性模量低，导热率高，热膨胀系数小，制品优良好的抗热震性能。
　　&O 化学稳定性好，耐酸、碱、盐及有机试剂，对熔融金属、炉渣和其他腐蚀性介质均不起作用，在大气中400℃以下氧化不明显，800℃时氧化速度明显增加。
　　&O 高温下不放任何气体，在1800℃左右能维持10-7mmhg的真空。
　　■涂层产品应用：
　　&O 半导体行业中，拉制硅单晶导流筒。
　　&O 半导体行业石墨加热器涂层。
　　&O 晶片退火工艺PBN/PG复合加热器涂层。
　　&O 分析仪器用的原子吸收管热解石墨涂层。
　　&O 电子束蒸发蒸铝坩埚。
　　■主要参数：
　　性能单位数值表观密度g/cm32.2氦透过率cm3/s&1×10-12抗张强度室温2750℃Mpa98（力⊥“C”向）264（力⊥“C”向）抗压强度室温室温Mpa64.11（力⊥“C”向）304（力||“C”向）抗弯强度室温室温Mpa127（力⊥“C”向）118（力||“C”向）热传导率W/m·k376 （“a”向）2（“C”向）热膨胀10℃-11.26 （“a”向）（50－800℃）电阻率Ω·cm2×10－4（“a”向）0.5（“C”向）
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贡献光荣榜石墨电极材料
石墨材料具有加工精度高和表面效果好的优点，特别是在精密、复杂、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有着较大的优势。石墨材料与铜相比，有着消耗少、放电速度快、重量轻以及热膨胀系数小等优越性，因此逐渐替代铜电极成为放电加工材料的主流。 石墨材料具有加工精度高和表面效果好的优点，特别是在精密、复杂、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有着较大的优势。石墨材料与铜相比，有着消耗少、放电速度快、重量轻以及热膨胀系数小等优越性，因此逐渐替代铜电极成为放电加工材料的主流。
一、速度快;石墨放电比铜快2-3倍，材料不易变形，在薄筋电极的加工上优势明显，铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形，石墨的升华温度为3650度左右，相比而言，石墨材料热膨胀系数只有铜材的1/30;二、重量轻;石墨的密度只有铜的1/5，大型电极进行放电加工时，能有效降低机床(EDM)的负担，更适用于大型模具的应用;三、损耗小;由于火花油中含有C原子，在放电加工时，高温导致火花油中的C原子被分解出来，而在石墨电极的表面形成保护膜，补偿了石墨电极的损耗;四、无毛刺;铜电极在加工结束后，还需手工进行去除毛刺，而石墨加工后没有毛刺，这不但节约了大量的成本和人力，同时更容易实现自动化生产;五、易抛光;由于石墨的切削阻力只有铜材的1/5，操作上更容易进行手工研磨和抛光;六、成本低;由于近几年铜材价格不断上涨，如今，各方面同性石墨的价格比铜的更低;相同体积下东洋碳素的普遍性，石墨产品的价格比铜低百分之三十到六十，价格比较稳定，短期价格波动相对来讲比较小。
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对石墨烯光动的一点解释(整理版）收藏
目前作为一个方向为石墨烯相关的在读phd，想对这两天很火的光动石墨烯做一点小小的说明。本来在兔吧已经发过一贴了，但是印度吧和兔吧是楼主常常逛的两个吧，而且作为科普文想到哪写哪确实影响理解，所以在印度吧发一个整理版本的。 一楼防吞。
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首先要说的是大家对我国的科研进步有兴趣并且感到高兴是好事，确实这也是石墨烯应用上的一大突破。但是各位请不要过于神秘化它也不要用平时的概念来猜测量子级别的物质性质，这和平时的宏观概念有根本的不同，比方说大家都听过的宇称不守恒定律就明显有悖于物质和能量守恒，这一点容后解释。 对于本次实现的石墨烯光动，可以确定的一点是并不是对感应磁场或者其他一些大家熟悉的理论的应用。如果一定要说石墨烯和磁性相关的地方的话有一个例子。“12年日本日本青山学院大学在一项研究中，首次实现了用激光操纵磁悬浮石墨烯运动，通过改变石墨烯的温度，能改变它的悬浮高度，控制运动方向并让它旋转，而且演示了阳光也能让石墨烯旋转。产生磁悬浮是由于物体具有反磁性，会排斥磁场。所有物质都有不同程度的反磁性，通常情况下反磁性很弱，无法让物体浮起来。只有当物体反磁性的强度超过其顺磁性（被磁场吸引），合磁力为斥力且斥力大于重力时，才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最强的材料之一。实验中，研究人员演示了用激光控制温度，使一小片磁盘状的石墨烯悬浮在一块钕铁硼（NdFeB）永磁铁的上方。石墨烯的悬空高度会随着温度升高而下降，反之亦然。” 但是本次石墨烯光动明显并未用到磁场，在室外环境下也可悬浮，这就涉及到了光压的概念。光压是一种辐射压，麦克斯韦首先指出了这种物理现象的存在，根据光的粒子性，光子的动量可以计算的到，公式为hν/c，入射到表面后或被吸收或被反射，入射前光子的总动量与入射后的总动量之差等于表面所受冲量，俄国物理学家P.N.列别捷夫首次对光压进行了测量。这里也有个例子，大家都看过彗星，它的彗尾就是由于太阳光的光压推动其表面的尘埃和气体形成的。本次实验我觉得最大的突破并非是对光压的发现，因为这很多年前就有了，而在于另外一句话，是传统器件的1000倍以上，这明显超出了正常光子的动量。 还是12年，美国人使用红外线光束，沿石墨烯表面激发出了电子波，这就是本次实验的另外一个重要原理。当无数个微小石墨烯晶格被光照射后集中在一起激发出电子时就使石墨烯有了反向的作用力。 因此各位可以看到，本次的实验并非对理论的突破，而是一次实际应用的重大改进，他的意义还在于这是第一次使用光来推动一个宏观物体。
解释了本次石墨烯光动的意义，下面再介绍下石墨烯这种材料。 石墨烯是一种是一种特殊结构的二维碳材料，单层石墨烯只有一个原子厚，而且卷起来以后就变成了碳纳米管(^-^)。这两年石墨烯被炒得沸沸扬扬，好像马上就会发生一场石墨烯的革命。但是就算用最乐观的估计也需要5年的时间才能基本解决一些基本问题。总结来说主要两个主要障碍，石墨烯的制备及半导体化。 第一条，石墨烯的制备。目前大家特别是炒股的同学总是可以听到这样或那样的消息，石墨烯开始产业化，或者生产线建设等等，但是刨根究底最后发现都是一个噱头。为何？现在还没有一种方法敢说能稳定生成石墨烯，包括在实验室。大家也许听到很多关于制备石墨烯的理论，机械剥离，化学气相沉积和刨切碳纳米管等等。但是一深入就会发现总会有各种各样的问题等着你。机械剥离如何保证质量降低成本？CVD法如何控制生长，刨切碳纳米管总不可能真的拿剪刀上去剪吧，用光催化氧化的方法来切又怎么保证氧化部位？现在离子注入方法是一种比较有前途也是比较热门的法子，但是实验室都没做出来产业化十万八千里呢。所以各位如果在这两年再听到有人推销石墨烯产业的股票你可以直接问他并卵用了(^-^) 第二，石墨烯的半导体化。如果我问大家石墨烯有什么优点，可能大家都张口就来，电导率高，强度高等等等。但是我想告诉大家的是这些优点也是阻碍石墨烯发展的最大障碍。硅基的微计算机处理器在室温下每秒钟只能执行一定数量的操作，而电子在石墨烯中穿行没有任何阻力，产生的热量也很少，而且石墨烯本身具有较高的热导率，因此石墨烯电子产品比硅具有更高的运行速率。其次，石墨烯为蜂巢晶格的单层sp2杂化碳原子排列形成的平面，石墨烯晶体结构中每个元胞包含两个碳原子，四个价电子的其中三个分别与邻近碳原子产生sp2轨道杂化形成三个σ键，另外一个ｐ轨道电子形成离域的π键。当施加外部机械力时，碳原子层就会弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。 但是，就是由于大π键的存在，石墨烯有了远超其他材料的导电性能同时也把石墨烯变成了无能隙的金属能带结构，这有什么影响呢？这就意味着就是石墨烯变成了一种导体，而不能像同族元素硅一样作为半导体来使用，这对应用来说是致命的影响。没有能隙，就没有开关电压，没有了开关电压，就没办法形成逻辑电路，不能用高低电位来表示1和0，因此不解决这个问题石墨烯也就是一个优良的电线，根本谈不到引发下一次工业革命。 就是石墨烯变成了一种导体，而不能像同族元素硅一样作为半导体来使用，这对应用来说是致命的影响。没有能隙，就没有开关电压，没有了开关电压，就没办法形成逻辑电路，不能用高低电位来表示1和0，因此不解决这个问题石墨烯也就是一个优良的电线，根本谈不到引发下一次工业革命。
以目前来说，中国虽然不是第一个发现石墨烯的国家，但是可以说目前已经走到了前面。最近两年很多重大课题都是国内做的，我在国外包括我的导师都要经常引用国内的高水平论文，除了本次提到的石墨烯光动，还有比如Janus graphene就是国内首先实现。 光动这篇帖子大概解释了一点，如果有兴趣的话可以再去找点论文。Janus graphene抱歉不是我想用英文只不过当时的论文是英文的所以只有英文名字，国内也还没命名，虽然是在中国大学做的⊙▂⊙。大概就是双面神石墨烯。顾名思义就是在石墨烯的两面都附加上基团。大家都应该大概知道石墨烯的结构，就像一张很薄很薄的有小孔的纸，因此就应该可以在他的两面都附加上基团。原理很简单，当时操作起来就不是那回事了，最浅显的一点，你怎么翻页，烤肉都要两面烤烤，要在石墨烯上附加上不同的基团就必须上下面都要有吧。其次，隔空放置看上去是个好主意，但是其实也是一样，怎么隔空放置，那么小的东西只有一个原子厚总不能用镊子夹着看他反应吧。 解决这个问题最主要是用到了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为媒介，简单来说就是在一面反应完以后把它粘到上面翻一下然后继续反应。说来简单，但是实际操作肯定还是困难重重，最简单的如何移除下基底，也就是原来石墨烯的平台，然后再黏到PMMA上都需要下一番功夫。说了这么多，但是其实这在纳米材料研究里一个很基础的方面，其他更多的比如如何克服反应能垒，如何在高掺杂情况下不去破坏石墨烯的骨架都是一个一个的课题，所以看似简单的原理背后是科研人员的艰辛，这也反映了纳米材料研究的困难，观测试验制备每一项都需要大量的工作。在宏观里很简单的行为放到量子级都是需要克服的麻烦。所以大家不要小看简简单单一个双面修饰，就是这个中国做到了世界第一，名副其实的领先。
提到石墨烯，还需要提一下光催化，这也是楼主下一步打算重点做的事(^-^)。光催化简单来说呢，就是当光照在半导体上时，会发生电子和空穴对的分离，通俗点就是分离出了一对正电和负电。而学过高中物理的都知道，氧化反应其实就是一种电子的得与失，大家都知道的一种就是燃烧，燃烧是可以破坏或者改变物体的性质的(^-^)。虽然不怎么准确，但是光催化就是一种使用特殊基底来点火改造石墨烯的手段。 为什么要专门提一下这个，因为如果控制他的反应强度和反应区域的话，就可以用氧化反应来裁剪石墨烯。因为石墨烯再高端始终不过是碳的聚合物，而碳和氧结合会生成什么呢，一或二氧化碳，分解了以后自然实现了对他的可控裁剪。
下面回头解释下微观系统里和宏观系统的根本不同。 如我一开始所说，各位不要用平时的概念来猜测量子级别的物质性质，这和平时的宏观概念有根本的不同，比方说大家都听过的宇称不守恒定律就明显有悖于物质和能量守恒。 首先介绍一点基础，在宏观宇宙中，有一些基本概念是很好理解的。比如有一种对称就必有一种守恒，时间对称有能量守恒，空间对称有动量守恒。这个大家应该很好理解，那么，放到微观上，这个守恒还继续存在吗？答案想必大家都知道，要不李教授和杨教授就该把诺贝尔奖还给诺贝尔了(^-^) “物理定律的对称性也意味着物理定律在各种变换条件下的不变性。由物理定律的不变性，我们可以得到一种不变的物理量，叫守恒量，或叫不变量。比如空间旋转对称，它的角动量必定是守恒的；空间平移对称对应于动量守恒，电荷共轭对称对应于电量守恒，如此等等。爱因斯坦就是当年思考这个问题时，提出“在惯性参考系变换操作下，物理规律保持不变”，这个就是狭义相对性原理。进一步推广为：在任意参考系变换操作下，物理规律保持不变，这个就是广义相对性原理。”这是复制来的一段，帮助大家更好的理解对称性，下面就介绍两位科学家得诺贝尔的大名鼎鼎的宇称不守恒定律。 1956年，科学奖发现了两种粒子自旋、质量、寿命、电荷等完全相同，按正常情况下这样的粒子就是同一种，但是为什么要叫两种，主要就是因为其中一种粒子衰变以后产生两个π介子另外一个确有三个。 随后呢，通过一系列的探索，杨李二位教授断言了这两种粒子就是一种，为什么衰变后放出的粒子数目不一样，这就涉及到了弱相互作用下同一种粒子在不同的条件下性质是不一样的。就像你照镜子转圈圈，镜子里的你和镜子外的你虽然都是同一个，只是转圈圈的方向相反，但是最后你把手里的巧克力甩出去以后竟然数目不对了。 这里有个实验能证实这个这个理论，钴60原子在强磁场作用下把它的原子核自旋方向改变，也就是把自旋方向变为左旋，另一个是右旋，按常识来说，你不管朝哪边转圈圈你甩出去的东西应该是一样多的对吧。但是在这个试验里，两套装置里的原子释放出来的电子数不一样，而且方式也有差异，这就是宇称不守恒。
那么这个定律有什么意义呢，为什么我要说他是和物质能量守恒是相悖的呢？下面我就介绍下这一点。在量子力学里，粒子有正就有反，如果是对称性的话那么正反之间的定律应该是相同的，也就是说，如果你用录像机录下一个粒子的运动轨迹，你正着放还是倒着放是看不出来的，比如过光子碰撞会产生一个正电子一个电子，而正负电子撞一起了同样会产生一对光子，你录下来了以后不告诉你你是不知道哪个在前哪个在后的，也就是在时间上是对称的。那么这样对物理来说就代表了时间其实不是不可逆的过程。但是宇称不守恒打破了这个观点，有一种粒子的反粒子转变为正粒子要比相反过程快了一点，这样时间对称也就不存在了。 还有一条不得不说的是，很多人都知道能量和物质的关系，正反物质碰撞泯灭释放出能量对吧，那么宇宙大爆炸的时候应该放出了一样多的正反物质啊，为什么我们还存在呢？用宇称不守恒定律就能解释的通了，就是由于物理定律存在轻微的不对称，所以，宇宙大爆炸的时候释放的正物质比反物质多了那么一点点，形成了现在的我们。如果是严格对称的话，我也就不会坐在这里费力的打字了(^-^)。
至于为什么会有这个现象的存在，现在还没有直接的证据来证明某一种理论能完美的解释，大多是一种猜想，各位如果一定要想不通的话，那就用楼主的一个猜想好了，虽然很可能是错的⊙▂⊙。宇宙有正反，我们的宇宙还有一个和我们对称的反空间，宇宙大爆炸的时候我们的正物质比反物质多但是那个对称空间变成了反物质比正物质多，这样不就对称了吗(^-^)。这只是我瞎猜的，因为我始终是搞材料的不是高等物理。所以听听就好，如果真的有兴趣的话我觉得铉理论是现在解释的比较好的一种大统一理论。不过我猜的好像和铉理论不冲突，，，，，，， 还有人问到既然这么解释，会不会在另外一个世界有另外一个楼主在这瞎BB，对此我想说，那就肯定会有另外一个你再回我的贴，我的理论成立的话反宇宙和我们的宇宙是绝对对称的，换句话说每一个原子的震动都是一致的。人的灵魂或者想法其实是化学物质的不同作用而已，本质上我们和一块石头没什么不同，所以有反宇宙那么他们和我们做的事不会有一丝一毫的差别，这就形成了悖论，我们永远不可能发现这个反宇宙的存在，因为你试图向那里发射物质的时候对面也会试图发射过来，而最终结果就是湮灭或者消失，不会有任何信息传递出来，也许你照镜子的时候看到的就是另外一个你哦，他也会笑会哭，只是你永远不会知道了(^_^)。 就像星际穿越说的那样，所有的口信都好像是被宇宙的黑暗吞噬了一样。
网上照两张图片让大家更好的了解一下石墨烯的结构。简单的六边形碳原子确拥有改变世界的潜力，微小和伟大之间有时候真的没有界限。
哦呀，太长不看◑▂◐
有人看哦。。。
这还叫科普啊，太深奥了，我用大白话来说吧，本世纪材料最新突破~石墨西这是干啥用的呢，离我们生活很远吧，oh，no，no，no！大家用过华为手机吧，对他良好散热印象深刻吧，没错，在手机盖内层就贴了这玩意，散热快。其他功能就自己去探究了。
半导体化学小科普
说了半天你还没有说到光动上
技术贴，顶一个！
好长呀，虽然不明白但是觉得好厉害的样子
印度吧还真有做graphene的 PHD，看来我们并不孤单~~~
想起了足球烷
楼主有个问题 ，双面石墨烯有什么用，解决什么问题。
诺贝尔物理奖
是咱们国的“专家”的吧
能问个问题么，夸克是什么
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为兴趣而生，贴吧更懂你。或石墨电极的高速加工_机床_中国百科网
石墨电极的高速加工
    
摘要:石墨电极具有电极消耗小、加工速度快、耐高温、加工精度高等优点，逐渐取代铜电极成为电加工电极的主流。石墨的硬度低、脆性大，采用高速加工方式可进步表面质量和精度，减小石墨电极的后续加工，降低刀具本钱。文章着重介绍了目前国外在石墨电极高速加工技术方面研究的最新进展，提出了石墨电极高速加工的策略和加工参数优化选择原则。1 前言石墨具有较高的高温强度、低热膨胀系数、较好的可加工性和良好的热、电导率，因此石墨电极广泛应用于冶金、电炉、电火花加工等领域。在电火花加工方面，新型石墨电极材料及其加工技术的发展扩展了电火花加工的应用范围，进步了其使用性能。 石墨电极与铜电极相比具有电极消耗小、加工速度快、机械加工性能好、加工精度高、热变形小、重量轻、表面处理轻易、耐高温、加工温度高、电极可粘结等优点。 尽管石墨是一种非常轻易切削的材料，但由于用作EDM电极的石墨材料必须具有足够的强度以免在操纵和EDM加工过程中受到破坏，同时电极外形(薄壁、小圆角、锐变)等也对石墨电极的晶粒尺寸和强度提出较高的要求，这导致在加工过程中石墨工件轻易崩碎，刀具轻易磨损。因此如何防止工件崩碎、进步表面加工质量、降低加工刀具本钱成为石墨电极加工的一个重要题目。 通常用常规的车削、铣削、磨削方法可以满足加工简单外形电极的需求，但近年来对电极几何外形复杂性的要求持续增加。高速加工的高加工表面质量和高加工精度使得石墨电极的高速加工已成为模具EDM加工中的一个热门，很多生产厂家都已推出了石墨高速加工中心。例如Makino SNC64数控高速石墨铣床、R&:ders RFM系列机床等，主轴转速通常在1r/min，进给速度可达60m/min 以上，加工壁厚小于1mm，最小圆角半径小于0.2mm。 由于EDM石墨电极高速加工仍属一种新的工艺，不同石墨材料加工性能也各不相同，对于石墨电极高速加工中的工件崩碎、刀具磨损、加工策略等题目，国内极少有文献提及。本文介绍了日本、德国等在高性能石墨电极材料机械加工方面的研究成果，包括石墨电极材料的切削机理、切削温度、刀具磨损、切屑处理等方面的基本理论，以及石墨电极高速加工策略、加工参数选择等内容。 2 石墨电极高速切削机理图1 车削烧结炭和石墨时的切削过程图2 石墨高速铣削过程和刀具磨损形态图3 石墨电极材料的切削温度图4 刀具磨损石墨电极高速切削过程 Masuda(1996)用高速摄影观察了烧结碳(2000℃以下烧结)和石墨(2500℃以上烧结)的车削过程(图1)，以为两者的切屑形成过程大致是:在刀具切削刃与工件接触时，产生了一条裂纹扩展，工件的一部分因刀具推进发生破碎，形成切屑。碳相材料切削时的大多数裂纹向下扩展，切屑散落于刀具表面或堆积在前刀面：石墨切削裂纹沿切削方向扩展，大多数切屑沿前刀面滑动，因而产生刀具月牙洼磨损。 K&:nig(1998)在研究石墨高速铣削过程后以为:石墨切屑的形成与陶瓷等脆性材料有很大相似之处，在刀尖处有挤压破碎，形成细小切屑和细小凹坑，切削产生的裂纹会向刀尖前下方延伸扩展，再扩展到自由表面，形成断裂凹坑，并可用断裂力学来解释：切屑与刀具前刀面的接触状态分为切削接触冲击区和切屑沿前刀面的滑移区，它们分别导致不同的刀具磨损形态(图2)。 影响切削过程的因素主要有:切削速度、切削进给量、刀具几何参数、工具材料和刀具磨损。石墨电极高速切削的切削力和切削温度 石墨电极材料的切削力只有切削铝、铜等韧性金属的10%左右，因此切削力通常不是研究的重点。而实验测得石墨材料的车削温度均不高，在Vc =500m/min 左右时，最高温度在160～300℃之间，且与切削速度呈线性关系。据此推论，即使Vc = 500m/min，切削温度也不会超过500℃，对切削过程的影响不太大(图3)。3 石墨电极高速加工刀具磨损刀具磨损是石墨电极加工中最重要的题目。磨损量不仅影响刀具损耗用度、加工时间、加工质量，而且影响电极EDM加工工件材料的表面质量，是优化高速加工的重要参数。 石墨电极高速加工刀具磨损机理 石墨电极材料加工的主要刀具磨损区域为前刀面和后刀面。在前刀面上，刀具与破碎切屑区的冲击接触产生冲击磨粒磨损，沿工具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损。 前刀面冲击磨损 切屑颗粒在刀具前刀面产生的冲击有两种形式，一种是与前刀面呈一定角度的冲击，这种冲击导致表面层脱落或剥落：另一种是切削冲击，即石墨切屑在刀具前刀面产生微切削，最大切削沟痕宽度达150nm，冲击区磨损形成了前刀面月牙洼磨损(图4)。前刀面滑动区刀具磨损 在前刀面的滑动磨损区，石墨碎屑对前刀面有一定的保护作用。后刀面磨损主要是刀具后刀面与已加工表面的机械摩擦磨损。工件材料:EK85：晶粒尺寸:13μm：刀具:立铣刀，D=12mm，Z=2：切削条件:fz=0.05mm，ap=3mm，ae=12mm图5 切削速度与刀具材料对刀具磨损的影响影响高速加工刀具磨损的因素 切削速度 切削速度增大，固然大块断裂面积增加，但KT减小，KB大致不变，同时月牙洼磨损截面积减小。随着切削速度的增大，在摩擦面天生的石墨润滑膜增厚，表面磨损系数减小，所以刀具磨损下降很快，这也是采用高速加工石墨优越性的一个重要原因。刀具材料 刀具材料对冲击磨损量的影响很大。一般刀具材料HV进步，则KT下降。刀具材料对刀具磨损的影响如图5所示。 硬质合金刀具加工石墨电极材料时的磨损机理:在滑动区因微切削和表面疲惫破坏产生磨损：终极导致刀具粘结相(Co)磨粒磨损和耐磨损相(WC)的磨损、产生裂纹和断裂脱落。增大WC 的颗粒尺寸和减小Co 相的颗粒尺寸，可使刀具磨损下降。刀具表面有时会有石墨粘结。聚晶金刚石刀具磨损是由石墨切屑对结合相的磨损以及金刚石破碎后引起的二次磨粒磨损组成。刀具表面通常有一层粘附石墨形成的润滑膜，其耐磨性是硬质合金K10的1～2倍。金刚石薄膜刀具表面通常有强烈的石墨粘附，并有金刚石表面损伤破碎，没有月牙洼磨损。它属于宏观冲击磨损，而不是机械磨料磨损。涂层基体硬质合金表面处理效果影响涂层效率，也对刀具寿命有很大影响。金刚石薄膜刀具的寿命可达K10的100倍，并优于PCD刀具。硬质合金涂层刀具(TiN等)可明显改善刀具耐磨性。Al2O3陶瓷刀具并不适合切削石墨材料。工件材料:EK85：晶粒尺寸:13μm：刀具:平底立铣刀，D=12mm，Z=2：刀具材料:硬质合金K10：磨钝标准:VB=0.1mm图6 进给量和铣削宽度与刀具磨损的关系刀具:平底立铣刀，D=6mm，Z=2：刀具材料:硬质合金K10：磨钝标准:VB=0.12mm：切削条件:Vc=600m/min，fz=0.06mm，ap=6mm，ae=1mm图7 刀具角度对刀具磨损的影响刀具:平底立铣刀，D=6mm，Z=2：刀具材料:HM K10：切削条件:fz=0.05mm，ap=3mm，ae=12mm图8 石墨电极材料对刀具磨损的影响进给量 进步铣刀每齿进给量，KB、KL、KT均增大。增加每齿的切削宽度，即增加了均匀切屑厚度，因此切削冲击上升，刀具磨损上升。从图6中可看出铣削宽度大于铣刀半径后切削状况的改变。刀具角度 刀具前角增大，改变了切屑颗粒冲击角度，KT下降，但KB变化不大：后角增大，则刀具锋利性增大，后刀面磨损减小：主偏角的变化，改变了切削受力方向和实际切削面积，因此随着主偏角增大，刀具磨损也下降，刀具耐用度得到进步(图7)。石墨电极材料 石墨电极材料对刀具磨损有很大影响。如图8所示，高速加工时石墨晶粒尺寸越小，刀具寿命越高，刀具寿命大致与抗弯强度和肖氏硬度呈正比。此外石墨电极材料石墨化程度及浸渍材料成分、填充材料粒度，也对刀具磨损有一定的影响。刀具结构 高速铣削常用球头铣刀和平底铣刀进行加工。当采用球头立铣刀加工曲面，其切削速度从外到里是下降的，因此刀具顶部易于磨损。平底立铣刀可加工台阶轮廓，加工余量波动强烈，加工出的工具轮廓波动使精加工刀具受到强烈损害。相同条件下这两种刀具比较，平底立铣刀的切削间隔比球头立铣刀的长。铣削方向 在高速铣削加工中铣削加工方向是十分重要的。相同条件下进行顺铣和逆铣加工时，由于破碎颗粒量的不同以及刀具实际切进冲击的不同，刀具寿命也不相同，逆铣的刀具寿命高于顺铣刀具寿命(图9)。工件材料:V1364：粒度:7μm：刀具:平底立铣刀，D=6mm：刀具材料:硬质合金K10：切削条件:Vc=600m/min，fz=0.074mm，ap=3mm，ae=0.35mm，Rth=5μm图9 铣削方向对刀具磨损的影响机床用度:200DM/h：换刀时间:30s：工件材料:EK85：晶粒尺寸:13μm：切削条件:fz=0.05mm，ap=3mm，ae=12mm：磨钝标准:VB=0.1mm图10 典型刀具材料粗加工本钱4 石墨电极铣削加工策略基本原则 传统电加工工艺中电极垂直运动，因此相应的三轴铣削加工宽度不受限制。在NC控制的电火花机床上，为满足一些特殊要求，可进行多轴和垂直进给电火花加工。电极几何参数是很复杂的，难以根据几何外形分类，可根据型腔表面特征大致分为两类:1)自由表面成形电极:有圆角调节面，无锐利腔体和边角，可使用球头铣刀加工，铣削加工路径长，耗时多：2)棱柱面电极:由棱柱面构成，无圆角，有最简单的弯曲面、柱面和锐角边，通常可使用平底立铣刀加工。 石墨高速加工的经济性关系到切削和磨损机理的影响，因此有必要针对刀具和加工工具几何特性、机床、切屑处理等对切削参数、加工策略等进行优化。加工条件的优化 前面具体分析了影响石墨的加工机理和刀具磨损的若干因素，下面扼要阐述如何优化加工条件。 刀具材料 粗加工时，切削速度越高，刀具磨损越小，加工本钱也越低。当切削速度大于900m/min时，硬质合金刀具、金刚石涂层刀具和聚晶金刚石刀具的单位切削长度所需本钱差别不大。因此推荐在低速切削时使用涂层金刚石刀具(图10)。精加工时，计算每刀刃刀具本钱时，金刚石涂层刀具最好，聚晶金刚石刀具次之，硬质合金刀具最差：但若计算单个刀具本钱，由于聚晶金刚石刀具有较好的重刃磨性，因此聚晶金刚石刀具的刀具本钱最低。推荐小直径刀具使用金刚石涂层刀具，此时加工最经济。刀具几何参数 刀具前角、后角的增大，可增大容屑空间。粗加工时，前角在6°左右较好，后角应小于15°，刀具主偏角与侧刃磨损无关。精加工时，前角在6～10°之间较好，尽管主偏角大时刀具磨损量下降，但这会导致表面粗糙度波动量增大，因此主偏角小于30°较好，太大则不适于精加工。切削参数 每齿切削量与刀具磨损相关，而进给量和切削速度的最大值与机床特性有关，同时刀杆承载和细刀杆加工时的动态振动也与机床性能有关。切削参数选择原则为:1)根据机床、刀具夹头等给定条件确定刀具齿数，防止刀具振动：2)在切削刀具强度、切削深度和切削宽度范围内，计算最大许可每齿进给量：3)依据机床进给和机床进给加速度特性，在恒定每齿进给量时确定最大切削主轴转速：4)终极选定稳定的最大主轴转速，并使之与每齿进给量相适应。 车削加工时推荐聚晶金刚石刀具的加工参数为:粗加工时Vc=200～400m/min，fz=0.02～0.04mm/齿，切削深度小于1.5mm：精加工时Vc=25～100m/min，fz=0.02～0.1mm/齿，切削深度小于0.5mm。石墨电极高速加工策略 石墨电极高速粗加工和精加工的策略是不同的。一般粗加工应为精加工留较少的余量，所以在使用小直径刀具时，应采用高进给(切削进给和走刀进给)。在使刀具磨损量最小化的条件下，获得高的单位切削体积和单刀刃有效切进量，残余切削量要满足精加工的要求：精加工的目标是以最短的加工时间获得最高的加工质量，应使最佳表面质量与最小刀具磨损量之比最佳化。加工时应进步加工速度、缩短加工时间，使切进量变化引起的加工过程不稳定最小化，使刀具寿命最大化。 自由表面成形电极的高速加工策略主要是优化考虑了局部加工余量的切削加工路径。 工件材料:EK85：石磨粒度:13μm：刀具:球头铣刀，D=10mm，Z=2图11 轮廓铣削与仿形铣削的比较工件材料:EK85：晶粒尺寸:13μm：石墨粒度:D=6mm，Ik=50mm：刀具材料:硬质合金K10：切削条件:Vc=600m/min，fz=0.044mm，Rth=10μm图12 拉铣和钻铣精加工策略图13 加工实例粗加工 通常石墨电极是在整块材料上进行的，加工余量很轻易描述，其加工目标就是在最短时间内切除最大量的材料。粗加工可以采用仿形铣削或轮廓铣削的方式(图11)。仿形铣削采用球头铣刀，切削深度和切削宽度均在变化中，切削深度小，刀具磨损快，加工时间长：轮廓铣削采用平底铣刀，加工时间短，刀具磨损小。在轮廓铣削中，可沿包络线轨迹进行铣削，即以之字形对加工面进给铣削后再加工，切削宽度固定，没有太多的往复运动，通过快速加速可达到很大的进给量。沿轮廓轨迹加工则是采用传统的加工方法，对局部的轮廓面依次加工。粗加工工艺的优劣取决于根据工具表面轮廓曲线函数进行的NC 编程，使得可沿包络等高线进行快速、简易的铣削加工。精加工 精加工应使加工稳定，有较小的外形误差和良好的表面质量，同时刀具磨损量小。刀具磨损和加工本钱是主要考虑的因素。在精加工中，对弯角的处理要考虑铣削方向对加工精度和表面质量的影响，后者与刀具承载和机床振动等有关。在沿曲面进给铣削时会出现拉铣(向上走刀)或钻铣(向下走刀)现象，刀具的变形会导致工件轮廓偏差(图12)。钻铣的轮廓偏差小于拉铣加工，而逆铣加工轮廓偏差也优于顺铣。因此考虑到刀具质量的临界条件和加工过程稳定可靠性，沿平面轮廓铣削时的最佳策略应是采用逆铣和平面轮廓铣削的组合。此外在顺铣时，包络等高线铣削的切削刀具寿命大于钻铣加工，逆铣时两者差未几。棱柱面加工 棱柱面加工的主要题目是模具局部边角的断裂，应主要考虑切削力的作用方向。下面以加工图13中底板和立板各边为例。 加工底板边 顺铣时表面粗糙度变化不大，底边角边质量好，但逆铣时表面粗糙度值变大，底边角边质量下降(图13a)。为获得高质量边角，应先对其边进行顺铣加工。加工立板 两侧边在顺铣时受力方向各不相同，即一边是压进，一边是压出(图13b)。因此实际进给方向在切削各边角时必须有所改变。加工立板顶面边角 应通过改变逆铣时的切进点位置使切进位置可避免工件角边破碎。刀具角度如主偏角等对这种崩边有很大影响，一般控制在30°左右。为了防止加工过程中产生缺角，还可采取以下措施:(1)在电极加工前先在加工液中浸泡：(2)使用耐磨性好的刀具：(3)采用顺铣(向下走刀)的方法进行加工：(4)切削时减少刀具的切进量：(5)切削刀具的螺距切进量小于刀具直径的1/2：(6)加工两端部时进行减速加工：(7)加工下方时使用垫板增强终端面的刚性：(8)在对上面的弯曲部与侧面之间的角部进行加工时，假如轻易产生细小裂缝，则应在完成上面弯曲部的加工后，再对侧面进行精加工。切屑处理 尽管石墨是一种很稳定的材料，对人体健康没有直接不良影响，用肥皂很轻易清洗干净。但是石墨切屑可能以粉尘、污染物等形式影响环境安全，此外粉尘也对人体有害。因此加工时最好使用吸尘设备和口罩。 切屑形态是通过粉屑、断裂切屑以及所使用的切削介质来影响刀具磨损的。研究表明:湿切削时的石墨颗粒是由活动导致刀具磨损的，而外部吹风的干切削刀具寿命高于普通干切削加工。强烈吹风可避免石墨颗粒的二次磨损。加工浸渍电解质后的石墨时，刀具磨损急剧下降。 此外必须高度重视石墨粉末的清理，应配有将精加工石墨粉吸进湿润装置的设备，在粗加工时则要有清洁循环并中断地过滤。
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