Yhdeksän tarkkuusmuovausprosessia zirkoniumoksidikeramiikasta

Yhdeksän tarkkuusmuovausprosessia zirkoniumoksidikeramiikasta
Muovausprosessilla on yhdistävä rooli keraamisten materiaalien koko valmistusprosessissa, ja se on avain keraamisten materiaalien ja komponenttien suorituskyvyn luotettavuuden ja tuotannon toistettavuuden varmistamiseen.
Yhteiskunnan kehityksen myötä perinteinen keramiikan perinteinen käsinten ponnistusmenetelmä, pyöränmuodostusmenetelmä, injektointimenetelmä jne. ZRO2 -hienoja keraamisia materiaaleja käytetään laajasti seuraavissa 9 tyyppisissä muovausprosesseissa (2 tyyppisiä kuivia menetelmiä ja 7 tyyppisiä märiä menetelmiä):

1. Kuiva muovaus

1.1 Kuiva puristus

Kuiva puristus käyttää paineita keraamisen jauheen puristamiseen tiettyyn kehon muotoon. Sen olemus on, että ulkoisen voiman vaikutuksen mukaan jauhehiukkaset lähestyvät toisiaan muotissa ja sisäinen kitka yhdistää ne tiukasti tiettyjen muodon ylläpitämiseksi. Päävika kuivapuristetuissa vihreissä kappaleissa on spallainti, joka johtuu jauheiden sisäisestä kitkasta ja jauheiden ja muotin seinämän välisestä kitkasta, mikä johtaa painehäviöön kehon sisällä.

Kuivapuristimen etuna on, että vihreän rungon koko on tarkka, toiminta on yksinkertaista ja on kätevää toteuttaa mekanisoitua toimintaa; Kosteuden ja sideaineen pitoisuus vihreässä kuivassa puristimessa on vähemmän, ja kuivaus ja ampuminen kutistuminen on pieni. Sitä käytetään pääasiassa tuotteiden muodostamiseen yksinkertaisilla muodoilla, ja kuvasuhde on pieni. Muotin kulumisen aiheuttamat lisääntyneet tuotantokustannukset ovat kuivapuristimen haitta.

1.2 Isostaattinen puristus

Isostaattinen puristus on erityinen muotoilumenetelmä, joka on kehitetty perinteisen kuivapuristimen perusteella. Siinä käytetään nesteiden siirtopainetta paineen asettamiseksi tasaisesti joustavan muotin sisällä olevaan jauheen kaikista suunnista. Nesteen sisäisen paineen konsistenssin vuoksi jauheella on sama paine kaikkiin suuntiin, joten vihreän rungon tiheyden ero voidaan välttää.

Isostaattinen puristus on jaettu märkäpussiin isostaattiseen puristus- ja kuivapussiin isostaattinen puristus. Märkä laukku isostaattinen puristus voi muodostaa tuotteita, joissa on monimutkaisia ​​muotoja, mutta se voi toimia vain ajoittain. Kuiva laukku isostaattinen puristus voi toteuttaa automaattisen jatkuvan toiminnan, mutta se voi muodostaa tuotteita vain yksinkertaisilla muodoilla, kuten neliömäinen, pyöreä ja putkimainen poikkileikkaus. Isostaattinen puristus voi saada tasaisen ja tiheän vihreän rungon, pienen ampumisen kutistumisella ja tasaisella kutistumisella kaikkiin suuntiin, mutta laitteet ovat monimutkaisia ​​ja kalliita, ja tuotantotehokkuus ei ole korkea, ja se sopii vain erityisvaatimuksilla olevien materiaalien tuotantoon.

2. märkä muodostuminen

2,1 injektointi
Injektointiprosessi on samanlainen kuin nauhan valu, ero on, että muovausprosessi sisältää fysikaalisen kuivumisprosessin ja kemiallisen hyytymisprosessin. Fyysinen kuivuminen poistaa lietteen veden huokoisen kipsimuotin kapillaarin vaikutuksen kautta. CA2+: n, joka syntyy pinnan liukenemisella CASO4, lisää lietteen ionivahvuutta, mikä johtaa lietteen flokkulaatioon.
Fysikaalisen kuivumisen ja kemiallisen hyytymisen vaikutuksen yhteydessä keraamiset jauhehiukkaset kerrostuvat kipsimuotin seinämään. Injektointi soveltuu laajamittaisten keraamisten osien valmistukseen monimutkaisten muotojen kanssa, mutta vihreän kehon laatu, mukaan lukien muoto, tiheys, vahvuus jne., On huono, työntekijöiden työn voimakkuus on korkea, eikä se sovellu automatisoituihin operaatioihin.

2.2 kuuma die -valu
Kuuma die -valu on sekoitettava keraaminen jauhe sideaineen (parafiinin) kanssa suhteellisen korkeassa lämpötilassa (60 ~ 100 ℃) lietteen saamiseksi kuuman die -valun vuoksi. Lietteet injektoidaan metallimuottiin paineilman vaikutuksen alla, ja paine ylläpidetään. Jäähdytys, vaha -aihion saamiseksi, vaha -aihio on kastettu inertin jauheen suojaamiseksi vihreän rungon saamiseksi, ja vihreä runko on sintrattu korkeassa lämpötilassa posliiniksi.

Kuuman muotin valun muodostamalla vihreällä rungolla on tarkat mitat, tasainen sisäinen rakenne, vähemmän homeiden kuluminen ja korkea tuotantotehokkuus, ja se soveltuu erilaisiin raaka -aineisiin. Vaha lietteen lämpötila ja muotti on valvottava tiukasti, muuten se aiheuttaa injektiota tai muodonmuutoksia, joten se ei sovellu suurten osien valmistukseen, ja kaksivaiheinen ampumisprosessi on monimutkainen ja energiankulutus on korkea.

2.3 nauhavalu
Nauhavalu on sekoitettava keraaminen jauhe kokonaan suurella määrällä orgaanisia sideaineita, pehmittimiä, dispergointiaineita jne. Virtattavan viskoosisen lietteen saamiseksi lisää lietteen valukoneen suppiloon ja hallita kaavana paksuuden. Se virtaa kuljetinhihnalle syöttösuuttimen läpi, ja kalvon tyhjiö saadaan kuivauksen jälkeen.

Tämä prosessi soveltuu elokuvamateriaalien valmistukseen. Paremman joustavuuden saamiseksi lisätään suuri määrä orgaanista ainetta, ja prosessiparametrien on valvottava tiukasti, muuten se aiheuttaa helposti vikoja, kuten kuorinta, raidat, matala kalvon lujuus tai vaikea kuorinta. Käytetty orgaaninen aine on myrkyllistä ja aiheuttaa ympäristön pilaantumista, ja myrkyllistä tai vähemmän myrkyllistä järjestelmää tulisi käyttää mahdollisimman paljon ympäristön pilaantumisen vähentämiseksi.

2.4 Geelin injektiomuovaus
Geel -injektiomuovaustekniikka on uusi kolloidinen nopea prototyyppiprosessi, jonka tutkijat keksivät ensin Oak Ridge National Laboratory -yrityksessä 1990 -luvun alkupuolella. Sen ytimessä on orgaanisten monomeeriliuosten käyttö, jotka polymeroivat korkean lujuuden, sivusuunnassa kytkettyjen polymeerien liuottimien geeleihin.

Orgaanisten monomeerien liuokseen liuenneen keraamisen jauheen liette on valettu muottiin, ja monomeeriseos polymeroituu geelityn osan muodostamiseksi. Koska sivusuunnassa kytketty polymeeri-liuotin liuotin sisältää vain 10% –20% (massafraktio) polymeeriä, liuotin on helppo poistaa geeliosasta kuivausvaiheella. Samanaikaisesti polymeerien sivuttaisen kytkentä johtuen polymeerit eivät voi siirtyä liuottimen kanssa kuivausprosessin aikana.

Tätä menetelmää voidaan käyttää yksivaiheisten ja komposiitti keraamisten osien valmistukseen, jotka voivat muodostaa kompleksin muotoisia, lähes nettokokoisia keraamisia osia, ja sen vihreä lujuus on jopa 20-30mPa tai enemmän, mikä voidaan uudelleenkäsittelemään uudelleen. Tämän menetelmän pääongelma on, että alkion rungon kutistumisnopeus on suhteellisen korkea tiheysprosessin aikana, mikä johtaa helposti alkion rungon muodonmuutokseen; Joillakin orgaanisilla monomeereillä on hapen esto, mikä aiheuttaa pinnan kuorimisen ja putoamisen; Lämpötilan aiheuttamasta orgaanisesta monomeeripolymerointiprosessista aiheuttaen lämpötilan parranajo johtaa sisäisen stressin olemassaoloon, mikä aiheuttaa aihioiden rikkoutumisen ja niin edelleen.

2,5 Suora jähmettymisen injektiomuovaus
Suora jähmettymisen ruiskuvalu on ETH Zürichin kehittämä muovaustekniikka: liuotinvesi, keraaminen jauhe ja orgaaniset lisäaineet ovat täysin sekoitettuja sähköstaattisesti stabiilien, matalan viskositeetin muodostamiseksi, mikä voidaan muuttaa lisäämällä lietteen pH- tai kemikaaleja, jotka lisäävät elektrolyyttipitoisuutta.

Hallitse kemiallisten reaktioiden etenemistä prosessin aikana. Reaktio ennen injektiomuovan suoritetaan hitaasti, lietteen viskositeetti pidetään alhaisena ja reaktio kiihtyy injektiomuovan jälkeen, lietteet jähmettyy ja nesteen lietteet muuttuvat kiinteäksi runkoksi. Saatulla vihreällä rungolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja lujuus voi saavuttaa 5 kPa. Vihreä runko on poistettu, kuivattu ja sintrattu muodostamaan keraaminen osa halutusta muodosta.

Sen etuna on, että se ei tarvitse tai tarvitsee vain pientä määrää orgaanisia lisäaineita (alle 1%), vihreän rungon ei tarvitse olla rasvapolvea, vihreän kehon tiheys on tasainen, suhteellisen tiheys on korkea (55%~ 70%), ja se voi muodostaa suurikokoisia ja monimutkaisia ​​muotoisia keramiikkaja. Sen haitta on, että lisäaineet ovat kalliita ja kaasu vapautuu yleensä reaktion aikana.

2,6 Injektiomuovaus
Injektiomuovausta on käytetty jo pitkään muovituotteiden muovi- ja metallimuottien muovaamisessa. Tämä prosessi käyttää termoplastisten orgaanisten aineiden tai lämpökovettuvien orgaanisten korkean lämpötilan kovettamista. Jauhe ja orgaaninen kantaja sekoitetaan erityiseen sekoituslaitteeseen ja injektoidaan sitten muottiin korkean paineessa (kymmeniä satoja MPA: ta). Suuren muovauspaineen takia saatuilla tyhjäillä aiheilla on tarkkoja mitat, korkea sileys ja kompakti rakenne; Erityisten muovauslaitteiden käyttö parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta.

1970 -luvun lopulla ja 1980 -luvun alkupuolella injektiomuovausprosessi levitettiin keraamisten osien muovaamiseen. Tämä prosessi toteuttaa hedelmättömien materiaalien muoviset muoviset lisäämällä suuren määrän orgaanista ainetta, mikä on yleinen keraaminen muovinen muovausprosessi. Injektiomuovaustekniikassa kestomuovisten orgaanisten aineiden (kuten polyeteeni, polystyreenin), termuotoisten orgaanisten (kuten epoksihartsin, fenolihartsin) tai vesiliukoisten polymeerien lisäksi on tarpeen lisätä tiettyjä prosessien määriä, kuten muokkaamisen, voiteluaineiden ja kytkentäagenttien parantamisen määrät, kuten keinottelua. Injektiovalettu runko.

Injektiomuovausprosessissa on edut korkeaa automaatiotapaa ja muovaamisen tarkkaa kokoa. Injektiota katkaistujen keraamisten osien vihreän rungon orgaaninen pitoisuus on kuitenkin jopa 50 vol%. Näiden orgaanisten aineiden poistaminen myöhemmässä sintrausprosessissa kestää kauan, jopa useita päiviä kymmeniä päiviä, ja laatuvirheet on helppo aiheuttaa.

2,7 Kolloidinen injektiomuovaus
Tsinghua -yliopisto ehdotti luovasti lisätyn orgaanisen aineen lisättyjen suurten orgaanisten aineiden ongelmien ratkaisemista, Tsinghua -yliopisto ehdotti luovasti uutta prosessia keramiikan kolloidiseen injektointiin ja kehitti itsenäisesti kolloidisen injektion muovaamisen prototyypin toteuttamiseksi hedelmättömän keraamisen slurrian injektion toteuttamiseksi. muodostuminen.

Perusajatuksena on yhdistää kolloidinen muovaus injektiomuovaukseen, käyttämällä omaa ruiskutuslaitetta ja uutta kovetustekniikkaa, jonka tarjoaa kolloidinen in situ -jähteysmuovausprosessi. Tämä uusi prosessi käyttää alle 4WT: n% orgaanisesta aineesta. Vesipohjaisessa suspensiossa käytetään pientä määrää orgaanisia monomeerejä tai orgaanisia yhdisteitä orgaanisten monomeerien polymeroinnin nopeasti injektoinnin jälkeen muottiin orgaanisen verkon luurankon muodostamiseksi, joka kääri keraamisen jauheen tasaisesti. Heidän joukossaan ei vain lyhennetty huomattavasti poistumisaika, vaan myös poistumisen murtamisen mahdollisuus vähenee huomattavasti.

Keramiikan injektiomuovan ja kolloidisen muovauksen välillä on valtava ero. Tärkein ero on, että entinen kuuluu muovisten muovien luokkaan ja jälkimmäinen kuuluu lietteen muovaukseen, ts. Lietteellä ei ole plastisuutta ja se on hedelmätön materiaali. Koska lietteellä ei ole plastisuutta kolloidisessa muovauksessa, perinteistä ajatusta keraamisesta ruiskuvalusta ei voida ottaa käyttöön. Jos kolloidinen muovaus yhdistetään injektiomuovaukseen, keraamisten materiaalien kolloidinen injektiomuovaus toteutetaan käyttämällä omaa ruiskutuslaitetta ja uutta kolloidisen in situ -muovausprosessin tarjoamista kolloidia.

Uusi keramiikan kolloidisen injektiomuovan prosessi eroaa yleisistä kolloidisista muovauksista ja perinteisestä ruiskuvalusta. Korkean muovausautomaation etuna on kolloidisen muovausprosessin laadullinen sublimointi, josta tulee toivoa korkean teknologian keramiikan teollistumiseen.