بوته گرافیتی چیست؟
در صنایع مختلف برای حرارت دادن و عملیات مذاب کردن مواد، به صورت مستقیم از کوره استفاده نمی‌کنند. در واقع فرایند ذوب کردن نیاز به قطعات و ابزار مخصوصی دارد تا مواد و عناصر در این پروسه دچار افت کیفیت و یا آسیب نشوند. برای جلوگیری از ارتباط مستقیم شعله و سوخت با ماده مذاب از بوته گرافیتی استفاده می‌کنند. به کمک این وسیله می‌توان حرارت لازم را از طریق دیواره‌های بوته به مذاب انتقال داد.
بنابراین از بروز انواع فعل و انفعالات و واکنش‌های شیمیایی به خوبی جلوگیری می‌شود. شاید در ظاهر اتفاق خاصی نیفتاده باشد. اما بهتر است بدانید که استفاده از بوته گرافیتی موجب می‌شود تا عیوب متالورژیکی قطعات تا حد زیادی کاهش یابد. حال بیایید کمی بیشتر به جزئیات بوته گرافیتی بپردازیم و آن را مورد بررسی قرار دهیم. بوته گرافیتی، یک نوع مخزن و یا ظرف نسوز است که مهم‌ترین و اصلی‌ترین وظیفه آن حرارت دادن به مواد مختلف است. بوته‌های مذاب موجود در بازار تنوع بسیار گسترده‌ای دارند. هرکدام از این تجهیزات از جنس‌های مختلفی تولید می‌شوند.
به آن دسته از بوته‌های مذابی که ماده اصلی در تولید آن‌ها گرافیت است، بوته گرافیتی می‌گویند. جنس گرافیت به کار رفته در این نوع بوته ها، باعث می‌شود تا این قطعات مقاومت و توانایی قابل توجهی در برابر دماهای زیاد و حرارت بالا داشته باشند. در صنایع ریخته گری، برای استفاده از مواد اولیه‌ای همچون فلزات، می‌بایست عملیات ذوب و حرارت دهی انجام شود.
وجود بوته گرافیتی در این صنایع می‌تواند فرایند ذوب کردن و حرارت دهی را تا حد زیادی آسان کند. براساس آزمایشات و تحقیقات، می‌توان گفت بوته‌های گرافیتی تا دمایی ۳۵۰۰ درجه سلسیوس را تحمل کرده. در این دما دچار آسیب یا تغییری در شکل ظاهری نخواهند شد. استفاده از بوته‌های گرافیتی در صنایع باعث شده تا صنعتگران بدون نگرانی از ایجاد واکنش بین بوته و ماده مذاب از آن استفاده کنند. کل برای ذوب آلومینیوم، مس، آهن و برنج می‌توان از بوته استفاده کرد. از نظر شکل ظاهری چیزی شبیه گلدان هستند و طراحی مخروطی یا استوانه‌ای شکل دارند.
علاوه بر مقاومت بالای این محصولات در برابر حرارت زیاد، می‌توان گفت یکی از نکات مثبتی که در آن‌ها بسیار حائز اهمیت بوده، عدم شکنندگی در برابر سرد و گرم شدن است. همانطور که قبلا اشاره کردیم، بوته‌ها از نظر ساخت و جنس دارای تنوع هستند. بوته‌های چدنی نمونه دیگری از بوته‌های مورد استفاده در صنایع هستند. در مقایسه‌ای جزئی می‌توان گفت، بوته‌های گرافیتی نسبت به نوع چدنی آن، مقاومت بیشتری داشته و همچنین وزن کمتری دارند. بنابراین می‌توان گفت در بین محصولات موجود در بازار، بوته گرافیتی انتخابی مناسب‌تر و مقرون به صرفه‌تر خواهد بود. برای اینکه با روش ساخت بوته‌های گرافیتی بیشتر آشنا شوید شما را به مطالعه ادامه مطلب دعوت می‌کنیم.
مراحل و فرایند ساخت بوته‌های گرافیتی
پروسه ساخت و تولید بوته‌های گرافیتی کار چندان دشوار، پیچیده و سختی نیست و می‌توان به راحتی بهترین نوع آن را ساخت. فرایند ساخت این قطعات به صورت زیر است.
- در ابتدا نیاز است بهترین و باکیفیت‌ترین نوع گرافیت را که در دسترس است تهیه کرد.
- هرچه میزان خلوص این گرافیت بیشتر باشد، قطعا نتیجه کار از دوام و ماندگاری بیشتری برخوردار خواهد شد.
- قیر، مواد چسبی و همچنین کک سوزنی از ترکیبات و موادی هستند که می‌بایست در مرحله بعد با گرافیت تهیه شده مخلوط و ترکیب شوند.
- در مرحله بعدی نیاز است تا مخلوط بدست آمده را با فشار و نیروی بسیار زیاد متراکم، فشرده و پرس کرد.
- در گام بعدی، ترکیب پرس شده را در فضایی به دور از هوا و کاملا سر بسته می‌پزند.
- اصولا، دمای ۱۶۰۰ درجه سلسیوس متعادل‌ترین و مناسب‌ترین دما برای پخت است.
- در گام پایانی نیاز است تا ترکیب پخته شده به صورت تدریجی و به آرامی سرد شده و از حرارت بیفتد. این عملیات باعث می‌شوند تا خواص مورد نیاز به خوبی در بوته حاصل شوند.
نکته‌ای که در این بین وجود دارد در خصوص دمای مورد نظر برای پختن است. در صورتی که دمای در نظر گرفته شده مقداری بیش از ۱۶۰۰ درجه باشد، این امکان وجود دارد که تف جوشی ایجاد شود و ساختار بوته مورد نظر، استاندارد لازم را نداشته باشد. در بخش بعدی با ویژگی‌های بوته گرافیتی آشنا می‌شویم تا در هنگام خرید بتوان بهترین نوع آن را انتخاب کرد.
از مزیت‌هایی که می‌توان برای بوته‌های گرافیتی عنوان کرد عبارتند از:
- منتقل کردن حرارت بسیار بالا بدون نقص
- صرفه جویی کردن در زمان، هزینه و مصرف انرژی
- مقاومت بالا و قابل توجه در مقابل اکسیداسیون
- مقاومت قابل قبول در برابر انواع شوک حرارتی
- استحکام و مقاومت مکانیکی فوق العاده بالا
- مقاومت در برابر فرسایش و سایش
- مقاومت و دوام بالا در دماهای بالا
با وجود این مزایا و نکات مثبتی که در خصوص بوته گرافیتی عنوان شد، گاهی افراد در انتخاب این محصولات دچار اشتباهات و خطاهایی می‌شوند که در ادامه به رایج‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم. بسیاری از صنعتگران و متخصصین نگرانی و تردید زیادی درخصوص مقاومت بوته گرافیتی دارند. در واقع این افراد در حوزه کاری خود، برای انجام عملیات حرارت دهی، ذوب کردن و انتقال مواد مذاب، بوته‌های چدنی را نسبت به بوته‌های گرافیتی ترجیح می‌دهند. تصور اشتباه آن‌ها بر این است که مقاومت بوته چدنی بیشتر است. و به این دلیل که ترس از شکستن بوته گرافیتی در بین آن‌ها وجود دارد، در هنگام خرید، نوع چدنی آن را انتخاب می‌کنند. تهیه بوته چدنی به جای نوع گرافیتی، مشکلاتی را به بار می‌آورد که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- افزایش میزان سوخت در عملیات مذاب و هدر دادن انرژی
- انحلال مذاب با آهن، باعث آلودگی آن شده و این مطلب نیز به تولید افزایش ضایعات منجر می‌شود. (بوته‌های چدنی هدایت کننده مناسبی برای انتقال حرارت نیستند و شدیدا تمایل دارند تا با آلومینیوم واکنش نشان دهند.)
- برای ذوب کردن آلومینیوم به کمک بوته چدنی، صنعتگران نیاز دارند تا حرارت را به شکلی کاملا مستقیم از کف بوته اعمال کنند. این کار برای افزایش سرعت ذوب است. در واقع همین اقدام است که موجب می‌شود تا چدن با آلومینیوم واکنش نشان داده و شروع به انحلال کند.
- تمرکز حرارتی بر قسمت انتهایی و کف بوته چدنی باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل، ترک خوردن بوته بر اثر تغییر دما و تغییر فشار استاتیکی مذاب می‌شود. این عامل به صورت کاملا مستقیم بر روی کاهش عمر بوته چدنی تاثیر دارد.
- وزن بوته چدنی و گرافیتی نیز با یکدگیر کاملا متفاوت هستند و کاربر می‌بایست کاملا متناسب با نیاز و کاربری خود محصول را انتخاب کند. بوته‌های چدنی گنجایشی نزدیک به ۵۰۰ کیلوگرم آلومینیوم داشته و بوته‌های گرافیتی نیز ظرفیتی معادل ۱۶۵ الی ۱۷۵ کیلوگرم دارند. قطعا وزن محصول در عملیات گرمایش آن بسیار تاثیرگذار است. تصور کنید برای گرمایش یک بوته چدنی چه میزان انرژی نیاز است و برای گرمایش یک بوته گرافیتی به چه مقدار انرژی نیاز داریم.
با وجود نکات گفته شده، می‌توان به این مسئله پی برد که استفاده از بوته گرافیتی به مراتب ارزشمندتر و مقرون به صرفه‌تر خواهد بود. بنابراین در انتخاب خود دقت لازم را داشته باشید. حال اگر تصمیم به سفارش و خرید از بوته‌های گرافیتی دارید بهتر است قبل از اقدام به ثبت سفارش خود، به مواردی که در ادامه گفته می‌شود دقت داشته باشید. صنعت ذوب، صنعتی بسیار حساس و مهم است. از این رو تجهیزاتی که در عملیات حرارت دهی و ذوب مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌بایست از بهترین نوع ابزار باشند. از آنجایی که بوته گرافیتی ارتباطی کاملا مستقیم با مواد مذاب و محیط حرارتی دارد بهتر است در انتخاب آن دقت کافی را داشته باشید.
اولین نکته‌ای که در خرید این محصولات می‌بایست به آن توجه کنید دیواره‌های بوته است. این دیواره‌ها باید کاملا یکپارچه و نفوذ ناپذیر باشند. نفوذ مذاب از دیواره‌های بوته هرچند کم، می‌تواند خسارات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد. همانطور که قبلا هم گفتیم، بوته‌های گرافیتی از نظر شکل ظاهری و کیفیت جنس تنوع زیادی دارند. بنابراین شما باید بسته به نوع کاربری خود مناسب‌ترین آن‌ها را انتخاب کنید.
انتخاب بهترین و مناسب‌ترین بوته بسته به عوامل مختلفی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- نوع ماده‌ای که قرار است در فرایند حرارت دهی ذوب شود.
- و مقدار ماده‌ای که قرار است در یک بار عملیات ذوب مورد استفاده قرار بگیرد.
بوته گرافیتی به دلیل خواص و ویژگی‌های کیفی که دارد از نظر میزان قیمت، اندکی با دیگر محصولات متفاوت است و هزینه بیشتری برای خرید آن نیاز است. با وجود گران قیمت بودن، شما می‌توانید با خیالی آسوده بارها و بارها از آن‌ها به بهترین شکل ممکن استفاده کرده و عملیات ذوب خود را با استاندارد بسیار بالایی انجام دهید. علاوه بر مواردی که در این بخش برای خرید این محصولات عنوان شد می‌بایست به میزان مقاومت آن در برابر فلاکس‌ها و همچنین افزودنی‌های مذاب دقت زیادی داشته باشید. تمامی این پارامترها، در کنار هم می‌توانند یک محصول مرغوب و درجه یک را تشکیل دهند.
ساختار و طراحی بوته گرافیتی باید کاملا هموژنیزه باشد. این خصوصیت در بوته، موجب می‌شود تا با محتوی کربن بالا در دماهای بسیار بالا، پایداری بیشتری از خود نشان دهد. از آن جایی که بوته‌های گرافیتی ارزش و جایگاه مهمی در بین صنعتگران دارند، افراد سودجو با اسامی و برندهای نامعتبر اقدام به فروش کالای نامرغوب می‌کنند. از این رو بهتر است حتما از اعتبار فروشگاه مورد نظر اطمینان حاصل کنید. محصول باکیفیت و مرغوب، می‌تواند تا حد زیادی در مصرف زمان و انرژی صرفه جویی کند. بنابراین برای حصول این نتیجه حتما از کالای اصل و درجه یک استفاده کنید. با توجه به اینکه کشور ما در زمینه تولید بوته‌های گرافیتی به استقلال کافی نرسیده است، بیشتر تولیدات عرضه شده به بازار داخلی در دسته بوته‌های وارداتی هستند.
در این زمینه شرکت‌ها و برندهای مخصوصی مشغول به فعالیت هستند که با اندکی تحقیق می‌توانید معتبرترین و اصلی‌ترین آن‌ها را پیدا کرده و محصول مورد نظر خود را از این مراکز تهیه کنید. برندها و واحدهای تامین کننده، بوته گرافیتی را با بالاترین استانداردهای جهانی در اختیار صنعتگران داخلی قرار می‌دهند. این برندها از طریق فروشگاه‌های اینترنتی خود اطلاعات کامل و تخصصی در خصوص هریک از انواع بوته گرافیتی را در اختیار شما قرار می‌دهند. از جمله اطلاعاتی که می‌توان توسط این شرکت‌ها دریافت کرد عبارتند از:
- مدل‌های مختلف بوته گرافیتی
- ابعاد محصول از جمله ارتفاع آن
- قطرهای بالا و پائین بوته گرافیتی
- ظرفیت محصول
- میزان خلوص گرافیت به کار رفته در بوته
- کیفیت و استانداردهای موجود در محصول
- قیمت نهایی کالا که براساس فاکتورهای خاصی تعیین می‌شود.
تا این بخش به صورت کامل با نحوه ساخت و چگونگی کار بوته گرافیتی آشنا شدیم. دانستیم که استفاده از این محصولات در صنایع مهمی همچون صنعت ذوب و فولاد سازی، صنعت ریخته‌گری و متالوژی تا چه اندازه می‌تواند نقش کلیدی و موثری داشته باشد. از خواص و مزایای این محصولات صحبت کردیم و متوجه شدیم که علاوه بر بوته گرافیتی نوعی دیگری از آن با جنس چدن نیز در بازار وجود دارد. با بیان تفاوت‌های موجود در این دو نوع بوته مقایسه‌ای کامل انجام دادیم و در نهایت به این نتیجه رسیدیم که استفاده از بوته‌های گرافیتی با وجود قیمت بیشتری که دارند تا چه اندازه در مصرف انرژی می‌توانند تاثیرگذار باشند.
از دغدغه‌ها و تردیدهایی که در انتخاب دو نوع بوته گرافیتی و چدنی وجود دارد سخن به میان آوردیم و با ارائه نکات مثبت موجود در بوته گرافیتی به این مطلب پی بردیم که انتخاب نوع گرافیتی، عملیات حرارت و ذوب کردن مواد را با کیفیت بیشتر و استاندارد بالاتری انجام خواهد داد. اما بعد از تمامی این مطالب و بیان نقاط قوت بوته‌های گرافیتی، لازم است تا با نبایدهای خرید این محصول نیز آشنا شویم. در واقع با وجود اینکه بوته‌های گرافیتی از نظر کیفیت، استاندارد ساخت و طراحی، میزان مقاومت دما و حرارت بالا، کارکرد درست و اصولی، صرفه جویی در زمان، هزینه و انرژی مصرفی و موارد بسیار دیگر نسبت به بوته چدنی برتری‌هایی دارند. اما مواقعی نیز هست که نمی‌توان از این بوته‌ها استفاده کرد. در صنعت ریخته گری، برای ذوب کردن قطعاتی همچون فلزات گروه پلاتین نباید از بوته‌های گرافیتی استفاده کرد.
یعنی اگر تصمیم دارید تا این دسته از فلزات را حرارت داده و ذوب کنید، انتخاب مناسب شما بوته گرافیتی نیست. علت این مطلب هم آن است که در عملیات و فرایند ذوب کردن پلاتین توسط بوته گرافیتی این امکان وجود دارد که کاربیدهای مضر تولید شوند. صنعتگران به خوبی می‌دانند که تولید کاربید مضر تا چه اندازه می‌تواند آسیب‌زا و مشکل آفرین باشد. علاوه بر این مورد، در استفاده از بوته‌های گرافیتی باید دقت داشته باشید که به هیچ عنوان فلاکس بوراکس را تهیه نکنید. در واقع تولید فلاکس بوراکس در عملیات ذوب با بوته گرافیتی می‌تواند در نهایت منجر به آسیب بوته شود. بوته گرافیتی با وجود مقاومت بسیار بالا در برابر شوک‌های حرارتی، سرد و گرم شدن محیط و موارد این چنینی، در برابر فلاکس بوراکس مقاومت قابل توجه خود را از دست داده و ممکن است دچار ترک خوردگی و شکستگی شود.
