真空爐石墨模具是一種專用于真空或惰性氣氛高溫環境下成型、燒結或熱處理工藝的特種模具,廣泛應用于硬質合金、粉末冶金、陶瓷、半導體、碳/碳復合材料及高溫合金等先進材料的制造過程。其核心優勢在于石墨材料優異的高溫穩定性、良好的導熱導電性、低熱膨脹系數以及出色的抗熱震性能,使其能在2000℃以上的極d條件下長期穩定工作。
石墨模具通常由高純度、高密度、高強度的等靜壓石墨(如ISO 80、Morgan SGL系列)或模壓石墨加工而成,具有致密均勻的微觀結構,可有效減少雜質揮發對產品純度的影響。在真空爐中,石墨模具不僅作為成型腔體承載物料,還常兼作發熱體或隔熱部件,實現高效、均勻的熱場分布。例如,在硬質合金熱壓燒結中,石墨模具與樣品一同置于真空環境中,在高溫高壓下完成致密化;在單晶硅生長或碳纖維預制體碳化過程中,石墨模具則提供精確的幾何約束和熱傳導路徑。
真空爐石墨模具其保存需兼顧防潮、防污染、防機械損傷及環境控制,以延長使用壽命并確保加工精度。以下是具體保存方法及關鍵要點:
一、環境條件控制
溫度與濕度管理
溫度范圍:保存環境溫度應穩定在15-25℃,避免極d高溫(>40℃)或低溫(<5℃),防止石墨因熱脹冷縮產生微裂紋或脆化。
濕度控制:相對濕度需≤60%,使用除濕機或干燥劑(如硅膠)維持干燥環境,防止石墨吸濕后強度下降或表面結露。
避光保存:避免陽光直射,防止紫外線加速石墨表面氧化或導致局部溫度過高。
清潔度要求
無塵環境:保存區域需達到萬級(ISO Class 7)或更高潔凈度標準,防止灰塵、金屬顆粒等雜質附著在模具表面,影響后續加工精度。
防腐蝕氣體:遠離酸、堿、有機溶劑等腐蝕性氣體,避免石墨與化學物質反應導致表面腐蝕或孔隙率增加。
二、物理防護措施
防機械損傷
獨立存放:模具應單獨放置在專用托盤或架子上,避免與其他硬物(如金屬工具、其他模具)直接接觸,防止碰撞或刮擦。
防傾倒設計:使用帶凹槽的托盤或定制支架固定模具,防止傾倒導致邊緣破損或裂紋擴展。
輕拿輕放:搬運時需佩戴潔凈手套,避免手部汗液、油脂污染模具表面;使用軟質吊帶或真空吸盤搬運大型模具,防止夾具劃傷。
防污染隔離
密封包裝:未使用的模具可先用無塵紙包裹,再套入防靜電塑料袋或鋁箔袋,最后放入密封箱中,隔絕空氣中的灰塵和濕氣。
分區存放:按模具類型(如燒結模、淬火模)、尺寸或使用頻率分區存放,并標注清晰標識,避免混用或誤操作。
三、定期檢查與維護
外觀檢查
每月目視檢查:觀察模具表面是否有裂紋、剝落、變色(如氧化發黑)或污染痕跡,重點檢查邊緣、孔洞等應力集中區域。
尺寸復核:每季度使用卡尺或三坐標測量儀檢測關鍵尺寸(如孔徑、深度),確保公差在±0.01mm以內,超差時需返修或報廢。
性能測試
高溫預處理:長期保存的模具重新使用前,需在真空爐中以100-200℃低溫烘烤2-4小時,驅除吸附的水分和氣體,防止加工時產生氣孔或裂紋。
試件驗證:對關鍵模具,可先用試件進行小批量加工,檢測成品表面質量(如粗糙度Ra≤0.8μm)、尺寸精度及無缺陷率,合格后再投入正式生產。
四、特殊場景處理
長期停用保存
涂覆防護層:在模具表面均勻噴涂一層薄層石墨乳或專用防銹劑,形成保護膜,隔絕空氣和濕氣。
充氮保護:將模具放入密封箱后,充入高純氮氣(純度≥99.99%),置換箱內空氣,進一步降低氧化風險。
運輸防護
防震包裝:使用泡沫塑料或氣柱袋填充模具與包裝箱之間的空隙,防止運輸振動導致模具移位或碰撞。
固定裝置:在包裝箱內設計專用卡槽或支架,將模具固定在中央位置,避免運輸過程中因顛簸產生相對運動。