高温石墨模具主要作为制造设备和复合材料之间的关键界面，兼具成型容器和传导介质的功能。在金属层压复合材料的生产中，这些模具固定金属箔堆叠的几何形状，并将液压系统巨大的压力直接传递到样品表面。
石墨模具的核心功能是将原始的液压力和热能转化为均匀的压力和热量。这确保了金属箔堆叠能够一致地粘合，而不会出现局部缺陷、翘曲或厚度不均。
机械功能：成型和加压
固定几何形状
模具的主要作用是作为定位容器。它将多层金属箔堆精确地固定在对齐状态。
通过防止箔片发生横向移动，模具确保最终产品保持预期的形状和尺寸精度。这种约束对于定义复合材料板的最终几何形状至关重要。
均匀力传递
模具充当力传递的介质。它承受热压液压系统施加的轴向载荷，并将其分布到样品表面。
由于模具是刚性的，它将点源载荷转化为层压件整个表面的均匀应力分布。这可以防止在压力不均匀施加时出现的局部未粘合缺陷。
承受极端载荷
为了正常工作，模具必须具有卓越的高温机械强度。它必须在不发生变形的情况下承受数十兆帕（通常为 20–35 MPa）的压力。
如果模具在此载荷下发生变形，复合材料的厚度将不均匀。石墨即使在超过 1000°C 的温度下也能保持其结构完整性，确保基体材料能够正常流动以填充间隙。
热功能：导热性和加热
确保热均匀性
选择石墨是因为其优异的导热性。模具确保热量从炉膛环境高效且均匀地传递到内部的粉末或箔堆。
均匀传热对于材料的微观结构一致性至关重要。它可以防止热梯度导致层压复合材料内部出现不均匀烧结或残余应力。
充当加热元件
在许多真空热压装置中，石墨模具兼具感应或电阻加热接收器的双重作用。
它将电磁能转化为热量，有效地成为自身的热源。这使得复合材料能够从外部快速有效地加热。
理解权衡
环境敏感性
虽然石墨在真空中表现出色，但在富氧环境中它极易发生氧化损失。真空气氛不仅对复合材料质量至关重要，而且是为了防止模具本身降解或烧毁。
机械脆性
石墨具有很高的抗压强度，但很脆。虽然它可以承受压机的挤压力，但其抗冲击性很低。在装卸过程中必须小心处理模具，以避免出现碎裂或开裂，这会毁坏后续复合材料的表面光洁度。
根据目标做出正确选择
在为金属层压复合材料选择或设计石墨模具时，请根据您的具体生产目标来调整方法：
- 如果您的主要关注点是尺寸精度：优先选择具有卓越加工公差的高密度石墨牌号，以确保金属箔堆的精确对齐。
- 如果您的主要关注点是防止缺陷（未粘合）：关注模具的壁厚和几何形状，以确保其在不发生丝毫变形的情况下能够分布最大轴向压力（高达 35 MPa）。
- 如果您的主要关注点是工艺效率：利用针对感应接收能力优化的石墨牌号，在充当加热元件的同时缩短加热周期。
通过利用石墨的高温稳定性和导热性，您可以将混乱的高能环境转化为可控的工艺，从而生产出结构坚固的复合材料。
总结表：
| 功能类别 | 石墨模具的作用 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 机械 | 几何固定与成型 | 确保尺寸精度并防止箔片移位。 |
| 压力 | 均匀力传递 | 均匀分布液压载荷，防止粘合缺陷。 |
| 热 | 高导热性 | 提供热均匀性并消除微观结构梯度。 |
| 加热 | 感应/电阻接收器 | 将能量转化为热量，充当高效的局部热源。 |
| 结构 | 高温强度 | 在 1000°C 以上承受 20–35 MPa 而不发生变形。 |
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