Девет процеса прецизног обликовања цирконијумске керамике

Девет процеса прецизног обликовања цирконијумске керамике
Процес обликовања игра повезујућу улогу у целокупном процесу припреме керамичких материјала и кључ је за обезбеђивање поузданости перформанси и поновљивости производње керамичких материјала и компоненти.
Са развојем друштва, традиционална метода ручног гњечења, метода обликовања точкова, метода фугирања итд. традиционалне керамике више не могу задовољити потребе савременог друштва за производњом и оплемењивањем, па је рођен нови процес обликовања.ЗрО2 фини керамички материјали се широко користе у следећих 9 типова процеса обликовања (2 врсте сувих метода и 7 врста мокрих метода):

1. Суво обликовање

1.1 Суво пресовање

Суво пресовање користи притисак да утисне керамички прах у одређени облик тела.Његова суштина је да се под дејством спољне силе честице праха приближавају једна другој у калупу, и чврсто се комбинују унутрашњим трењем како би задржале одређени облик.Главни недостатак код суво пресованих зелених тела је љуштење, које је последица унутрашњег трења између прахова и трења између праха и зида калупа, што резултира губитком притиска унутар тела.

Предности сувог пресовања су да је величина зеленог тела тачна, операција је једноставна и погодно је реализовати механизовани рад;садржај влаге и везива у зеленом сувом пресовању је мањи, а скупљање при сушењу и печењу је мало.Углавном се користи за формирање производа једноставних облика, а однос страница је мали.Повећан трошак производње узрокован хабањем калупа је недостатак сувог пресовања.

1.2 Изостатичко пресовање

Изостатичко пресовање је посебна метода обликовања развијена на бази традиционалног сувог пресовања.Користи притисак преноса течности да равномерно примени притисак на прах унутар еластичног калупа из свих праваца.Због конзистенције унутрашњег притиска течности, прах носи исти притисак у свим правцима, тако да се може избећи разлика у густини зеленог тела.

Изостатичко пресовање се дели на изостатичко пресовање мокре вреће и изостатичко пресовање суве кесе.Изостатичко пресовање мокре вреће може да формира производе сложених облика, али може да ради само повремено.Изостатичко пресовање сувих врећа може да оствари аутоматски континуирани рад, али може да формира производе само једноставних облика као што су квадратни, округли и цевасти пресеци.Изостатичким пресовањем може се добити уједначено и густо зелено тело, са малим скупљањем при печењу и равномерним скупљањем у свим правцима, али је опрема сложена и скупа, а ефикасност производње није висока, а погодна је само за производњу материјала са посебним захтевима.

2. Мокро обликовање

2.1 Фугирање
Процес фугирања је сличан ливењу траке, разлика је у томе што процес обликовања укључује процес физичке дехидрације и процес хемијске коагулације.Физичка дехидрација уклања воду из суспензије кроз капиларно дејство порозног гипсаног калупа.Ца2+ настао растварањем површинског ЦаСО4 повећава јонску снагу суспензије, што доводи до флокулације суспензије.
Под дејством физичке дехидрације и хемијске коагулације, честице керамичког праха се таложе на зид калупа од гипса.Фугирање је погодно за припрему великих керамичких делова сложених облика, али је квалитет зеленог тела, укључујући облик, густину, чврстоћу итд., лош, радни интензитет радника је висок и није погодан. за аутоматизоване операције.

2.2 Топло ливење под притиском
Топло ливење под притиском је мешање керамичког праха са везивом (парафином) на релативно високој температури (60~100℃) да би се добила суспензија за ливење под притиском.Суспензија се убризгава у метални калуп под дејством компримованог ваздуха, а притисак се одржава.Хлађење, вађење из калупа да би се добио воштани бланк, воштани отвор се депаразира под заштитом инертног праха да би се добило зелено тело, а зелено тело се синтерује на високој температури да би постало порцелан.

Зелено тело формирано ливењем под притиском има прецизне димензије, уједначену унутрашњу структуру, мање хабање калупа и високу ефикасност производње, и погодно је за различите сировине.Температуру воштане суспензије и калупа треба строго контролисати, иначе ће изазвати убризгавање или деформацију, тако да није погодан за производњу великих делова, а процес печења у два корака је компликован и потрошња енергије је велика.

2.3 Ливење траке
Ливење траке је потпуно мешање керамичког праха са великом количином органских везива, пластификатора, дисперзаната итд. да би се добила течна вискозна суспензија, додавање суспензије у резервоар машине за ливење и коришћење стругача за контролу дебљине.Кроз доводну млазницу излази на транспортну траку, а након сушења добија се празан филм.

Овај процес је погодан за припрему филмских материјала.Да би се постигла боља флексибилност, додаје се велика количина органске материје, а параметри процеса морају бити стриктно контролисани, иначе ће лако изазвати дефекте као што су љуштење, пруге, слаба чврстоћа филма или тешко љуштење.Коришћена органска материја је токсична и проузроковаће загађење животне средине, а нетоксичан или мање токсичан систем треба користити што је више могуће да би се смањило загађење животне средине.

2.4 Убризгавање гела
Технологија бризгања гела је нови колоидни брзи процес израде прототипа који су први измислили истраживачи у Националној лабораторији Оак Риџ почетком 1990-их.У основи је употреба раствора органских мономера који се полимеризују у високо чврсте, бочно повезане гелове полимер-растварач.

Суспензија керамичког праха раствореног у раствору органских мономера се излива у калуп, а мешавина мономера полимеризује да би се формирао желиран део.Пошто бочно везан полимер-растварач садржи само 10%-20% (масени удео) полимера, лако је уклонити растварач из дела гела кораком сушења.Истовремено, због бочне везе полимера, полимери не могу да мигрирају са растварачем током процеса сушења.

Ова метода се може користити за производњу једнофазних и композитних керамичких делова, који могу формирати керамичке делове сложеног облика, величине квази мреже, а његова зелена чврстоћа је чак 20-30Мпа или више, који се могу поново обрадити.Главни проблем ове методе је што је стопа скупљања тела ембриона релативно висока током процеса згушњавања, што лако доводи до деформације тела ембриона;неки органски мономери имају инхибицију кисеоника, због чега се површина љушти и отпада;због процеса полимеризације органског мономера изазваног температуром, изазивање Температурно бријање доводи до постојања унутрашњег напрезања, што узрокује ломљење бланкова и тако даље.

2.5 Директно очвршћавање бризгањем
Ињекционо ливење са директним очвршћавањем је технологија обликовања коју је развила ЕТХ Цирих: вода растварача, керамички прах и органски адитиви су потпуно помешани да би се формирао електростатички стабилан, ниско вискозитет, каша са високим садржајем чврсте материје, која се може променити додавањем пХ суспензије или хемикалија који повећавају концентрацију електролита, онда се суспензија убризгава у непорозни калуп.

Контролишите ток хемијских реакција током процеса.Реакција пре бризгања се одвија полако, вискозитет суспензије се одржава ниским, а реакција се убрзава након бризгања, суспензија се очвршћава, а течна суспензија се трансформише у чврсто тело.Добијено зелено тело има добре механичке особине и чврстоћа може да достигне 5кПа.Зелено тело се вади, суши и синтерује да би се формирао керамички део жељеног облика.

Његове предности су у томе што му није потребна или је потребна само мала количина органских адитива (мање од 1%), зелено тело не треба одмашћивати, густина зеленог тела је уједначена, релативна густина је висока (55% ~ 70%), а може формирати керамичке делове великих и сложених облика.Његов недостатак је што су адитиви скупи, а гас се углавном ослобађа током реакције.

2.6 Ињекционо ливење
Ињекционо бризгање се дуго користи у обликовању пластичних производа и калупу од метала.Овај процес користи очвршћавање на ниској температури термопластичних органских материја или високотемпературно очвршћавање термореактивних органских материја.Прашак и органски носач се мешају у специјалној опреми за мешање, а затим се убризгавају у калуп под високим притиском (десетине до стотине МПа).Због великог притиска калупа, добијени бланкови имају прецизне димензије, високу глаткоћу и компактну структуру;употреба специјалне опреме за обликовање у великој мери побољшава ефикасност производње.

Крајем 1970-их и почетком 1980-их, процес бризгања примењен је на ливење керамичких делова.Овај процес реализује пластично обликовање неплодних материјала додавањем велике количине органске материје, што је уобичајен процес керамичког пластичног обликовања.У технологији бризгања, поред употребе термопластичних органских материја (као што су полиетилен, полистирен), термореактивних органских материја (као што су епоксидна смола, фенолна смола) или полимера растворљивих у води као главног везива, потребно је додати одређене количине процеса помоћна средства као што су пластификатори, мазива и средства за спајање за побољшање флуидности керамичке ињекцијске суспензије и обезбеђивање квалитета бризганог тела.

Процес бризгања има предности високог степена аутоматизације и прецизне величине калупа.Међутим, органски садржај у зеленом телу бризганих керамичких делова је чак 50 вол%.Потребно је много времена, од неколико дана до десетина дана, да се ове органске материје елиминишу у накнадном процесу синтеровања, а лако је изазвати недостатке квалитета.

2.7 Колоидно бризгање
Да би се решили проблеми велике количине додане органске материје и потешкоћа у отклањању потешкоћа у традиционалном процесу бризгања, Универзитет Тсингхуа је креативно предложио нови процес за колоидно бризгање керамике и самостално развио прототип колоидног бризгања. да се реализује убризгавање јалове керамичке каше.формирање.

Основна идеја је да се комбинује колоидно обликовање са бризгањем, коришћењем сопствене опреме за ињектирање и нове технологије очвршћавања коју обезбеђује процес колоидног ин-ситу очвршћавања.Овај нови процес користи мање од 4 теж.% органске материје.Мала количина органских мономера или органских једињења у суспензији на бази воде се користи да брзо индукује полимеризацију органских мономера након убризгавања у калуп да би се формирао скелет органске мреже, који равномерно обавија керамички прах.Међу њима, не само да је време дегумирања знатно скраћено, већ је и могућност пуцања дегумирања знатно смањена.

Постоји огромна разлика између бризгања керамике и колоидног ливења.Основна разлика је у томе што први спада у категорију пластичних калупа, а други у калуп за кашу, односно каша нема пластичност и неплодан је материјал.Пошто суспензија нема пластичност у колоидном обликовању, традиционална идеја керамичког бризгања не може се усвојити.Ако се колоидно ливење комбинује са бризгањем, колоидно бризгање керамичких материјала се реализује коришћењем власничке опреме за бризгање и нове технологије очвршћавања коју обезбеђује процес колоидног ливења на лицу места.

Нови процес колоидног бризгања керамике разликује се од општег колоидног ливења и традиционалног бризгања.Предност високог степена аутоматизације обликовања је квалитативна сублимација процеса колоидног обликовања, који ће постати нада за индустријализацију високотехнолошке керамике.