Графит ВПП

Графит ВПП относится к искусственным графитам высокой плотности. Материал крупнозернистый, производится по базовой технологии конструкционного графита, однако отличается обязательным этапом многократной пропитки пеком с промежуточным обжигом перед финальной графитацией. Именно это и определяет его высокую объёмную плотность и улучшенные механические показатели по сравнению с непропитанными марками.

Технология производства: многократная пропитка пеком

Стандартный цикл производства конструкционного графита включает прессование заготовки из пресс-массы (кокс + каменноугольный пек), обжиг при 800–1200 °С и графитацию при 2400–3000 °С. В технологии ВПП после первичного обжига добавляется несколько циклов пропитки каменноугольным пеком в автоклаве под давлением с повторным обжигом после каждого цикла. Пек заполняет открытые поры, при повторном обжиге коксуется — и процедура повторяется.

Каждый такой цикл снижает открытую пористость и увеличивает объёмную плотность заготовки. Два-три цикла пропитки позволяют достичь значений плотности, недостижимых при однократной обработке. Финальная графитация переводит углеродную матрицу в графитовую структуру, сохраняя накопленную плотность.

Прессование — матричное (в глухую форму), что обусловливает анизотропию свойств: показатели прочности и электросопротивления зависят от направления относительно оси прессования. Это необходимо учитывать при проектировании изделий с механическими нагрузками.

Физико-механические характеристики графита ВПП

Характеристика	Значение
Объёмная плотность	≥ 1,82 г/см³
Предел прочности при растяжении	≥ 100 кгс/см² (≈ 9,8 МПа)
Предел прочности при сжатии	≥ 450 кгс/см² (≈ 44 МПа)
Удельное электрическое сопротивление	10 мкОм·м (10 Ом·мм²/м)

Прочность графита на сжатие и растяжение, в отличие от большинства конструкционных материалов, увеличивается при нагреве — примерно до температуры 2 400–2 500 °С. Это свойство принципиально для применений в высокотемпературных процессах: графит ВПП в рабочих условиях не теряет несущей способности.

Окисление в присутствии воздуха начинается с заметной скоростью при температуре около 750 К (≈ 480 °С). В защитной атмосфере или вакууме материал сохраняет стабильность до значительно более высоких температур.

Размеры заготовок

Заготовки графита ВПП производятся в цилиндрической форме:

• длина — до 500 мм;
• диаметр — от 210 до 610 мм.

Габаритные размеры фасонных изделий (тиглей, уплотнений, кокилей) ограничены размерами исходного блока. Это необходимо учитывать на этапе конструирования изделий с нестандартными посадочными размерами.

Применение графита ВПП

Высокая объёмная плотность, достигнутая многократной пропиткой пеком, определяет область применения ВПП: это изделия, испытывающие термические и механические нагрузки при контакте с расплавленными металлами и сплавами.

Тигли для плавки

Плотная структура снижает проницаемость для расплавов — металл хуже пропитывает стенки тигля. Это продлевает ресурс и снижает загрязнение расплава материалом тигля. Наиболее востребован при плавке цветных металлов и сплавов. Подробнее о графито-корундовых тиглях — альтернативном исполнении для тех же задач.

Кокили и изложницы

Используется для изготовления кокилей (постоянных форм для литья цветных металлов) и изложниц. Графит не смачивается большинством расплавленных цветных металлов, что обеспечивает хорошее разделение отливки и формы без специальных покрытий.

Уплотнительные изделия

Высокая плотность материала снижает газопроницаемость, что критично для уплотнений в высокотемпературных узлах. Хорошая обрабатываемость позволяет изготавливать уплотнительные детали сложной геометрии с жёсткими допусками.

Механическая обработка графита ВПП — резание, точение, фрезерование — выполняется стандартным твёрдосплавным инструментом. Материал хорошо поддаётся обработке до высокой точности размеров.

Общую номенклатуру конструкционных марок графита, применяемых в аналогичных задачах, см. в разделе конструкционный графит.

Форма поставки

Поставляется в виде цилиндрических блоков (заготовок). Фасонные изделия из ВПП графита — тигли, кокили, уплотнения, иные детали — изготавливаются механической обработкой из блоков. Минимальный размер заказываемого изделия определяется наличием подходящей заготовки.