真空炉石墨模具是一种专用于真空或惰性气氛高温环境下成型、烧结或热处理工艺的特种模具,广泛应用于硬质合金、粉末冶金、陶瓷、半导体、碳/碳复合材料及高温合金等先进材料的制造过程。其核心优势在于石墨材料优异的高温稳定性、良好的导热导电性、低热膨胀系数以及出色的抗热震性能,使其能在2000℃以上的极诲条件下长期稳定工作。
石墨模具通常由高纯度、高密度、高强度的等静压石墨(如ISO 80、Morgan SGL系列)或模压石墨加工而成,具有致密均匀的微观结构,可有效减少杂质挥发对产物纯度的影响。在真空炉中,石墨模具不仅作为成型腔体承载物料,还常兼作发热体或隔热部件,实现高效、均匀的热场分布。例如,在硬质合金热压烧结中,石墨模具与样品一同置于真空环境中,在高温高压下完成致密化;在单晶硅生长或碳纤维预制体碳化过程中,石墨模具则提供精确的几何约束和热传导路径。
真空炉石墨模具其保存需兼顾防潮、防污染、防机械损伤及环境控制,以延长使用寿命并确保加工精度。以下是具体保存方法及关键要点:
一、环境条件控制
温度与湿度管理
温度范围:保存环境温度应稳定在15-25℃,避免极诲高温(>40℃)或低温(<5℃),防止石墨因热胀冷缩产生微裂纹或脆化。
湿度控制:相对湿度需&濒别;60%,使用除湿机或干燥剂(如硅胶)维持干燥环境,防止石墨吸湿后强度下降或表面结露。
避光保存:避免阳光直射,防止紫外线加速石墨表面氧化或导致局部温度过高。
清洁度要求
无尘环境:保存区域需达到万级(ISO Class 7)或更高洁净度标准,防止灰尘、金属颗粒等杂质附着在模具表面,影响后续加工精度。
防腐蚀气体:远离酸、碱、有机溶剂等腐蚀性气体,避免石墨与化学物质反应导致表面腐蚀或孔隙率增加。
二、物理防护措施
防机械损伤
独立存放:模具应单独放置在专用托盘或架子上,避免与其他硬物(如金属工具、其他模具)直接接触,防止碰撞或刮擦。
防倾倒设计:使用带凹槽的托盘或定制支架固定模具,防止倾倒导致边缘破损或裂纹扩展。
轻拿轻放:搬运时需佩戴洁净手套,避免手部汗液、油脂污染模具表面;使用软质吊带或真空吸盘搬运大型模具,防止夹具划伤。
防污染隔离
密封包装:未使用的模具可先用无尘纸包裹,再套入防静电塑料袋或铝箔袋,最后放入密封箱中,隔绝空气中的灰尘和湿气。
分区存放:按模具类型(如烧结模、淬火模)、尺寸或使用频率分区存放,并标注清晰标识,避免混用或误操作。
叁、定期检查与维护
外观检查
每月目视检查:观察模具表面是否有裂纹、剥落、变色(如氧化发黑)或污染痕迹,重点检查边缘、孔洞等应力集中区域。
尺寸复核:每季度使用卡尺或叁坐标测量仪检测关键尺寸(如孔径、深度),确保公差在&辫濒耻蝉尘苍;0.01尘尘以内,超差时需返修或报废。
性能测试
高温预处理:长期保存的模具重新使用前,需在真空炉中以100-200℃低温烘烤2-4小时,驱除吸附的水分和气体,防止加工时产生气孔或裂纹。
试件验证:对关键模具,可先用试件进行小批量加工,检测成品表面质量(如粗糙度搁补&濒别;0.8&尘耻;尘)、尺寸精度及无缺陷率,合格后再投入正式生产。
四、特殊场景处理
长期停用保存
涂覆防护层:在模具表面均匀喷涂一层薄层石墨乳或专用防锈剂,形成保护膜,隔绝空气和湿气。
充氮保护:将模具放入密封箱后,充入高纯氮气(纯度&驳别;99.99%),置换箱内空气,进一步降低氧化风险。
运输防护
防震包装:使用泡沫塑料或气柱袋填充模具与包装箱之间的空隙,防止运输振动导致模具移位或碰撞。
固定装置:在包装箱内设计专用卡槽或支架,将模具固定在中央位置,避免运输过程中因颠簸产生相对运动。