走进环保低碳系列-石墨材料随着城市规模的不断扩大，城市中的能源消耗及碳排量逐渐成为被环保人士关注的热点。除了城市居民对保护居住环境的意识的不断觉醒，在基础建设和公共设施建设中运用环保材料也能够大大降低城市的能耗为了应对全球气候变化，现在不管是发达国家，还是发展中国家，发展领域提倡节能减排，按行业估算的2030年CO2减缓潜力中，建筑领域的减缓潜力最大，且建筑领域减排的经济性最高：同样20美元/吨的投入，建筑领域CO2的减缓潜力是交通领域的3倍。减排首先就提到“碳”，可能很多人首先想到的是煤炭，其次就是目前不断被讨论的“低碳生活”和被环保人士诟病的“二氧化碳排放”，若要问“碳素石墨”，能举例的恐怕更有限了。其实，从铅笔到钻石，从电池到飞机，广义的碳无所不在，变幻成各类“碳”的同素异形体隐藏在日常生活各个环节。随着材料科技的不断发展，我们的生活“碳”更加息息相关。“碳”正成为大都市建设和可持续发展进程中的幕后英雄。长期以来，人们都对碳素石墨材料不甚了解。随着全球低碳发展的大趋势，碳素石墨材料已经被越来越多的应用在日常生活中，却仍默默无闻。银湖石墨将推广碳素石墨知识作为自已的社会责任，不断推动碳素材料在新能源和节能减排方面的应用和发展，为促进低碳生活，为各行各业实现节能环保提供可用之材。面对能源成本不断上涨、气候变化带来的威胁不断加剧的大环境，建筑物承包商、建筑学家和规划师正在寻找各种更有效更节能的方法来尽量满足冬天采暖和夏天制冷的需要。节能型的建筑材料成为至关重要的因素。使用能够快速、均匀散热的材料，可大大提高表面采暖和制冷系统的效率。石墨碳素材料正好可以满足这个行业的发展要求。

石墨在常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；高温下与氧反应燃烧，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应。在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。碳具有还原性，在高温下可以冶炼金属。此外，近年的研究发现，石墨可以被氯磺酸溶解，形成单层石墨烯的氯磺酸“溶液”。石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为340pm，同一网层中碳原子的间距为142pm;。属六方晶系，具完整的层状解理。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。

石墨电极适用类别（1）普通功率石墨电极允许使用电流密度低于17A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。（2）抗氧化涂层石墨电极表面涂覆一层抗氧化保护层（石墨电极抗氧化剂）的石墨电极。形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗（19%~50%），延长电极的使用寿命（22%~60%），降低电极的电能消耗。这项技术的推广使用可以带来这样的经济社会效应：①石墨电极单位消耗的较少，生产成本有一定的降低。例如某炼钢厂，按全年未发生停产一级LF精炼炉每周35根石墨电极左右，精炼处理165炉的消耗量计算，采用石墨电极抗氧化技术后，每年可节省373根石墨电极（153吨）电极，每年每吨超高功率电极16，900元人民币计算，可节省258.57万元人民币。②石墨电极所耗电能的较少，节约的单位炼钢电消耗量，节约了生产成本，节能！③由于石墨电极换次数较少，就较少了操作工人劳动量和危险系数，提高了生产效率。④石墨电极是低消耗和低污染产品，在节能减排环保提倡的今天，具有非常重要的社会意义。这种技术在国内尚处于研究开发阶段，也有些国内厂家也开始生产。在日本等发达国家有得到比较广泛的应用。目前国内也出现了专门进口这种抗氧化保护涂层的公司。（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A/厘米2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。

石墨电解氧化法-该法又叫阳极氧化法，是以硫酸或硫酸与少量添加剂的混合液作为电解液，石墨置于电解液中，通过对两个电极通电的方法进行阳极的氧化，即依靠阳极氧化作用以及石墨在电化学场中的电位能克服石墨层间的范氏结合能，使插层离子进入层间，形成层间化合物。它的工作原理主要是在外电场的作用下，在石墨周围聚集大量的离子，在石墨层内外形成很大的浓度差，借助外力的作用在石墨层间形成氧化反应，生成硫酸，该法的对氧化剂的浓度要求不严格，可用浓度较低的氧化剂溶液浸泡，产生的有害气体较少，电解液以及水溶液可循环使用，减轻环境污染。

模具粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓。在切削过程中因切削层金属面积发生变化，导致刀具承受的载荷发生变化，使切削过程不稳定，刀具磨损速度不均匀，加工表面质量下降。开发的许多CAM软件可通过以下措施保持切削条件恒定，从而获得良好的加工质量。恒定的切削载荷。通过计算获得恒定的切削层面积和材料去除率，使切削载荷与刀具磨损速率保持均衡，以提高刀具寿命和加工质量。避免突然改变刀具进给方向。避免将刀具埋入工件。如加工模具型腔时，应避免刀具垂直插入工件，而应采用倾斜下刀方式(常用倾斜角为20°～30°)，最好采用螺旋式下刀以降低刀具载荷；加工模具型芯时，应尽量先从工件外部下刀然后水平切入工件。刀具切入、切出工件时应尽可能采用倾斜式(或圆弧式)切入、切出，避免垂直切入、切出。采用攀爬式切削(Climbcutting)可降低切削热，减小刀具受力和加工硬化程度，提高加工质量。半精加工模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀，这对于工具钢模具尤为重要，因为它将影响精加工时刀具切削层面积的变化及刀具载荷的变化，从而影响切削过程的稳定性及精加工表面质量。粗加工是基于体积模型(Volumemodel)，精加工则是基于面模型(Surfacemodel)。而以前开发的CAD/CAM系统对零件的几何描述是不连续的，由于没有描述粗加工后、精加工前加工模型的中间信息，故粗加工表面的剩余加工余量分布及最大剩余加工余量均是未知的。因此模具零件加工应对半精加工策略进行优化以保证半精加工后工件表面具有均匀的剩余加工余量。优化过程包括：模具零件加工粗加工后轮廓的计算、最大剩余加工余量的计算、最大允许加工余量的确定、对剩余加工余量大于最大允许加工余量的型面分区(如凹槽、拐角等过渡半径小于粗加工刀具半径的区域)以及半精加工时刀心轨迹的计算等。现有的模具高速加工CAD/CAM软件大都具备剩余加工余量分析功能，并能根据剩余加工余量的大小及分布情况采用合理的半精加工策略。如OpenMind公司的HyperMill和HyperForm软件提供了束状铣削(Pencilmilling)和剩余铣削(Restmilling)等方法来清除粗加工后剩余加工余量较大的角落以保证后续工序均匀的加工余量。Pro/Engineer软件的局部铣削(Localmilling)具有相似的功能，如局部铣削工序的剩余加工余量取值与粗加工相等，该工序只用一把小直径铣刀来清除粗加工未切到的角落，然后再进行半精加工；如果取局部铣削工序的剩余加工余量值作为半精加工的剩余加工余量，则该工序不仅可清除粗加工未切到的角落，还可完成半精加工。最新的发展是由外接计算机与数控机床通过RS-232C串行口直接连接，直接进行NC程序的快速，准确的传输，并且外接计算机可与多台具有相同的或者不同控制系统的数控机床相连接，进行信息共享，并能管理多台机床组成的数控工段内的生产过程中的信息，以减少生产准备，尤其是数控NC程序的准备时间。随着CAD/CAM,集成管理软件的成熟，以及对柔性制造系统的需求的增加，数控机床的使用，从单机使用到计算机集成管理是生产加工业技术发展的方向。正是基于机械加工业存在的上述问题,以及CAD/CAM系统新技术新概念的引用,MIS系统,ERP系统的不断引进,更进一步,CIMS技术在国内的发展,车间底层的信息集成是重中之重。为此,我们设计开发了以下介绍的用于车间加工设备集成的各种产品。[3]的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点，而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。对于由多个曲面组合而成的复杂曲面加工，应尽可能在一个工序中进行连续加工，而不是对各个曲面分别进行加工，以减少抬刀、下刀的次数。然而由于加工中表面斜率的变化，如果只定义加工的侧吃刀量(Stepover)，就可能造成在斜率不同的表面上实际步距不均匀，从而影响加工质量。Pro/Engineer解决上述问题的方法是在定义侧吃刀量的同时，再定义加工表面残留面积高度(Scallopmachine)；HyperMill则提供了等步距加工(Equidistantmachine)方式，可保证走刀路径间均匀的侧吃刀量，而不受表面斜率及曲率的限制，保证刀具在切削过程中始终承受均匀的载荷。一般情况下，精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍，以避免进给方向的突然转变。在模具的高速精加工中，在每次切入、切出工件时，进给方向的改变应尽量采用圆弧或曲线转接，避免采用直线转接，以保持切削过程的平稳性。进给速度的优化目前很多CAM软件都具有进给速度的优化调整功能：在半精加工过程中，当切削层面积大时降低进给速度，而切削层面积小时增大进给速度。应用进给速度的优化调整可使切削过程平稳，提高加工表面质量。模具零件加工的切削层面积的大小完全由CAM软件自动计算，进给速度的调整可由用户根据加工要求来设置。