زغال صنعتی یا زغال گرافیتی چیست؟
زغال صنعتی باوجود نافلز بودن اما رسانای جریان الکتریکی است، همچنین نرم و منعطف بوده و آسیبی به قطعات مجاور خود وارد نمی‌کند، این ویژگی‌‌ها باعث شده تا در موتور‌های الکتریکی برای انتقال دادن جریان الکتریسیته بین قطعات چرخشی موتور و قطعات ثابت در آن از زغال صنعتی استفاده شود. زغال صنعتی به‌مرورزمان و با کارکرد موتور مصرف‌شده و تمام می‌شود. علاوه بر این کربن براش نیز خود نوعی زغال صنعتی است که از سیمهای نازک مسی و از گرافیت و کربن ساخته‌شده و در صنعت مهندسی برق به کار می‌رود
برای انتقال جریان به قطعات متحرک برقی، از
کوره صنعتی زغال بر روی پوسته‌ی کالکتور موتور استفاده می‌شود، زیرا در صورت استفاده از سیمهای مسی برای هدایت الکتریسیته به قطعات متحرک برقی، به دلیل ثابت نبودن و چرخش، سیم و کابل به دور خودش پیچیده شده و گره‌خورده و موتور را از حرکت متوقف می‌کند.
کاربرد زغال گرافیتی
زغال صنعتی در مصارف گوناگون کاربرد دارند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
لوازم برقی مخصوصاً در لوازم‌خانگی مانند لباس‌شویی، جاروبرقی، ظرف‌شویی، سشوار، آبمیوه گیری، مخلوط‌کن و غیره
در تجهیزات حمل‌ونقل مانند قطار‌ها، استاتر‌های اتومبیل
موتور کارخانه‌ها صنعتی، دینام‌ها و غیره
ابزارآلات برقی کوچک و بزرگ مانند دریل بتن کن، فرز سنگ‌بری، مینی فرز، فرز آهنگری، دستگاه پولیش، انواع دریل‌ها و غیره
زغال صنعتی قطعه‌ای مصرفی در داخل موتور دستگاه‌ها و ابزار برقی و درواقع از لوازم‌یدکی مصرفی در موتور است، و به همین دلیل کمتر شناخته‌شده است، اما ساخت آن نیازمند ابزار و ماشین‌آلات ویژه و پیشرفته و همچنین دانش فنی خاص و مهم‌ترین بخش نیازمند تراشکاری دقیق با دقت بسیار بالا است.
كاربرد زغال به‌عنوان جاروبك الكتريكي در صنعت
به دلیل خاصیت روان کنندگی و رسانایی مناسب گرافیت طبیعی، از گذشته تا به امروز از زغال به‌عنوان جاروبک الکتریکی استفاده می‌شد و یکی از معروف‌ترین کاربردهای آن استفاده از زغال در ماشين‌هاي الكتريكي مانند ژنراتورها و موتورها است.
استفاده از زغال صنعتی در موتورها و ژنراتورها بسیار مهم و حیاتی است به صورتی که به‌عنوان‌مثال از اين جاروبك‌ها (عموماً الکتروگرافیت، به دلیل اینکه با خلوص بالا بوده و قابلیت تحمل دمای بالا و مقاومت در برابر سوختن دارد و منجر به حداقل فرسودگی در کلکتور می‌شود.) در ژنراتور نيروگاه‌ها(ماشین‌های سنکرون) استفاده مي‌شود تا جريان الكتريكي به روتور (قسمت استوانه‌اي گردنده ژنراتور) انتقال يابد روي روتور سیم‌پیچی وجود دارد كه گاه تا 1500 آمپر جريان دارد و به كمك اين جريان آهنرباي الكتريكي در ژنراتور ایجادشده و ژنراتور قادر به توليد برق مي‌شود و اين جريان زياد از طريق اين زغال‌ها و اسليپ رينگ‌ها به سیم‌پیچ روتور انتقال مي‌يابد. اين زغال‌ها يا جاروبك‌ها بايد از كيفيت بالا و خواص منحصربه‌فردی برخوردار باشند تا باعث بروز مشکل در کار ژنراتور نشده و هزینه به بار نیاورند.
همچنین برای انتقال الکتریسیته ساکن قطار به زمین در قطار‌های سریع‌السیر جلوگیری از ورود آسیب به بیرینگ‌ها و دیگر قطعات از زغال صنعتی یا جاروبک‌‌های گرافیتی استفاده می‌شود.
گرافیت فلزی که با پودر فلزی غیر آلیاژی و گرافیت ساخته‌شده و دارای حداقل افت فشار و خورندگی پایین است، نیز معمولاً برای انتقال به زمین‌الکتریسیته و جریان‌‌های القایی شفت کاربرد دارد.
گرافیت طبیعی در زمان ساخته‌شدن حرارت زیادی را تحمل کرده و به همین ترتیب عمر طولانی و دوام و ثبات خوبی دارند و می‌تواند در سرعت‌های بالا کار کند و به همین دلیل در بسیاری از نیروگاه‌ها از آن استفاده می‌شود.
ساختار و انواع زغال صنعتی یا جاروبک
کربن مورداستفاده برای ساخت زغال صنعتی یا زغال گرافیتی از انواع و اشکال مختلف و متفاوت با ویژگیهای خاص برخوردار است و با توجه به نوع کارکرد موتور، قدرت موتور، دور موتور، ضریب مقاومت و میزان هدایت برق، چگالی و… طراحی و خاص یک وسیله ساخته می‌شود و منحصراً برای استفاده خاص باید مصرف شوند. زغال ساخته‌شده برای مصارف مختلف ازلحاظ ترکیبات تشکیل‌دهنده مانند کک، دوده، پودر مس، نقره، رزین و… نیز باهم تفاوت دارند.
زغال‌‌های صنعتی به‌طور کلی به پنج نوع تقسیم می‌شود که شامل موارد زیر است.
زغال گرافیتی
زغال گرافیت فلزی
زغال گرافیت کربن
زغال گرافیت الکتروگرافیتی
زغال گرافیت پیوند شده با رزین
ویژگیهای كربنمقاومت در مقابل حرارت
به دلیل اینکه جاروبک‌ها در موتور درجایی نصب می‌شود که اصطکاک بالا و درنتیجه گرمای تولیدی نیز زیاد است، کربن به سبب قابلیت تحمل بالای حرارت تا دمای 300 درجه سانتی‌گراد حالت‌جامد خود را حفظ کرده و در اصطکاک بالا نیز کار می‌کند.
سبکی
سبکی و اینرسی پایین کربن نسبت به سایر فلزات سبب آن است که کربن در ناصافی‌‌های سطوح متحرک شود. بنابراین در برابر خوردگي ناشي از ضربات و لرزش مقاوم‌تر بوده و آسیب کمتری به سطح می‌زند.
عدم قابلیت جوشکاری
کربن در حرارت بالای کار موتور و جریان‌‌های زیاد با فلز موتور که با آن در تماس است جوش و به همین دلیل برای استفاده در اسلیپ رینگ‌ها(رینگ استوانه‌ای فلزی و هادی كه زغال بر روي آن جای می‌گیرد و رسانای جریان از زغال از طریق رینگ به سیم‌پیچ موتور منتقل می‌شود.) بسیار ارزشمند است.
به دلیل اینکه کربن پایداری زیادی دارد، و پس از عملیات شکل‌دهی نمی‌توان به‌سادگی آن را تغییر داد، باید مراحل ساخت آن با دقت کافی انجام شود. گرافیت برای کاربری به‌عنوان زغال صنعتی درواقع از تراکم پودر‌های زغال‌‌های خاص و گرافیت طبیعی و توسط نوعی چسب مخصوص که خود از زغال ساخته‌شده است در فشار و حرارت بالا در یک کوره الکتریکی ساخته می‌شود. پس از مراحل ساخت تکه‌های بزرگ گرافیت، آن را به قطعات کوچک‌تر برای کاربرد برش می‌دهند.
