Devyni cirkonio keramikos precizinio liejimo procesai

Devyni cirkonio keramikos precizinio liejimo procesai
Liejimo procesas atlieka susiejimo vaidmenį visame keraminių medžiagų paruošimo procese ir yra pagrindinis veiksnys užtikrinant keraminių medžiagų ir komponentų veikimo patikimumą ir gamybos pakartojamumą.
Visuomenei tobulėjant, tradicinis tradicinės keramikos rankų minkymo būdas, ratų formavimo būdas, glaistymo būdas ir kt. nebegali patenkinti šiuolaikinės visuomenės gamybos ir tobulinimo poreikių, todėl gimė naujas liejimo procesas.Smulkios keraminės ZrO2 medžiagos plačiai naudojamos šiuose 9 formavimo procesuose (2 tipų sausieji metodai ir 7 tipų drėgnieji metodai):

1. Sausas formavimas

1.1 Sausas presavimas

Sausas presavimas naudoja spaudimą, kad keramikos milteliai įspausti į tam tikrą kūno formą.Jo esmė ta, kad veikiant išorinei jėgai, miltelių dalelės formoje artėja viena prie kitos ir yra tvirtai sujungtos dėl vidinės trinties, kad išlaikytų tam tikrą formą.Pagrindinis sauso presavimo žaliavinių kūnų trūkumas yra išsisluoksniavimas, atsirandantis dėl vidinės trinties tarp miltelių ir trinties tarp miltelių ir pelėsių sienelės, dėl ko mažėja slėgis korpuso viduje.

Sauso spaudimo pranašumai yra tai, kad žalio korpuso dydis yra tikslus, operacija paprasta ir patogu atlikti mechanizuotą darbą;Drėgmės ir rišamosios medžiagos kiekis žaliame sausame spaudime yra mažesnis, o džiovinimo ir degimo susitraukimas yra mažas.Jis daugiausia naudojamas paprastų formų gaminiams formuoti, o kraštinių santykis yra mažas.Dėl pelėsio susidėvėjimo padidėjusios gamybos sąnaudos yra sauso spaudimo trūkumas.

1.2 Izostatinis presavimas

Izostatinis presavimas yra specialus formavimo būdas, sukurtas tradicinio sauso presavimo pagrindu.Jis naudoja skysčio perdavimo slėgį, kad tolygiai slėgtų miltelius elastingos formos viduje iš visų krypčių.Dėl skysčio vidinio slėgio konsistencijos milteliai visomis kryptimis veikia vienodą slėgį, todėl galima išvengti žalio korpuso tankio skirtumo.

Izostatinis presavimas skirstomas į šlapio maišo izostatinį presavimą ir sauso maišo izostatinį presavimą.Šlapio maišelio izostatinis presavimas gali sudaryti sudėtingų formų gaminius, tačiau jis gali veikti tik su pertraukomis.Sauso maišelio izostatinis presavimas gali užtikrinti automatinį nuolatinį veikimą, tačiau gali sudaryti tik paprastos formos gaminius, tokius kaip kvadratinis, apvalus ir vamzdinis skerspjūvis.Izostatiniu presavimu galima gauti vienodą ir tankų žalią korpusą su nedideliu degimo susitraukimu ir vienodu susitraukimu visomis kryptimis, tačiau įranga yra sudėtinga ir brangi, o gamybos efektyvumas nėra didelis ir tinka tik medžiagoms su specialiomis medžiagomis gaminti. reikalavimus.

2. Šlapias formavimas

2.1 Injektavimas
Injektavimo formavimo procesas yra panašus į juostos liejimą, skirtumas yra tas, kad formavimo procesas apima fizinį dehidratacijos procesą ir cheminį koaguliacijos procesą.Fizinė dehidratacija pašalina srutoje esantį vandenį per kapiliarinį porėtos gipso formos veikimą.Ca2+, susidarantis tirpstant paviršiniam CaSO4, padidina suspensijos joninį stiprumą, todėl srutos flokuliuojasi.
Fizinės dehidratacijos ir cheminės koaguliacijos metu keraminių miltelių dalelės nusėda ant gipso formos sienelės.Injektavimas tinkamas sudėtingų formų didelės apimties keraminėms dalims paruošti, tačiau žalio korpuso kokybė, įskaitant formą, tankį, stiprumą ir kt., yra prasta, darbuotojų darbo intensyvumas didelis ir jis netinkamas. automatizuotoms operacijoms.

2.2 Karštas liejimas
Karštas liejimas yra sumaišyti keraminius miltelius su rišikliu (parafinu) santykinai aukštoje temperatūroje (60–100 ℃), kad būtų gauta karštojo liejimo suspensija.Suspensija įpurškiama į metalinę formą, veikiant suslėgtam orui, ir palaikomas slėgis.Aušinimas, išėmimas iš formų, kad būtų gautas vaško ruošinys, vaško ruošinys nuvaškuojamas, apsaugotas inertiniais milteliais, kad būtų gautas žalias korpusas, o žalias korpusas sukepinamas aukštoje temperatūroje, kad taptų porcelianu.

Karšto liejimo būdu suformuotas žalias korpusas turi tikslius matmenis, vienodą vidinę struktūrą, mažesnį pelėsių susidėvėjimą ir aukštą gamybos efektyvumą, tinka įvairioms žaliavoms.Vaško suspensijos ir pelėsių temperatūra turi būti griežtai kontroliuojama, kitaip ji sukels įpurškimą ar deformaciją, todėl netinka didelių dalių gamybai, o dviejų etapų degimo procesas yra sudėtingas ir energijos sąnaudos yra didelės.

2.3 Juostos liejimas
Juostos liejimas – tai pilnai sumaišyti keraminius miltelius su dideliu kiekiu organinių rišiklių, plastifikatorių, dispergentų ir kt., kad gautųsi taki klampi suspensija, supilti suspensiją į liejimo mašinos bunkerį, o storiui reguliuoti grandikliu.Jis išteka į konvejerio juostą per padavimo antgalį, o plėvelės ruošinys gaunamas po džiovinimo.

Šis procesas tinkamas plėvelinėms medžiagoms ruošti.Siekiant geresnio lankstumo, pridedama daug organinių medžiagų, o proceso parametrai turi būti griežtai kontroliuojami, nes kitaip lengvai atsiras defektų, tokių kaip lupimasis, dryžiai, mažas plėvelės stiprumas ar sunkus lupimasis.Naudojamos organinės medžiagos yra toksiškos ir teršia aplinką, todėl, siekiant sumažinti aplinkos taršą, reikėtų kiek įmanoma labiau naudoti netoksišką arba mažiau toksišką sistemą.

2.4 Gelio įpurškimas
Gelio liejimo technologija yra naujas koloidinis greitas prototipų kūrimo procesas, pirmą kartą išrastas Oak Ridge nacionalinės laboratorijos mokslininkų 1990-ųjų pradžioje.Jo esmė yra organinių monomerų tirpalų, kurie polimerizuojasi į didelio stiprumo, šonuose sujungtus polimero ir tirpiklio gelius, naudojimas.

Keramikos miltelių suspensija, ištirpinta organinių monomerų tirpale, išliejama į formą, o monomerų mišinys polimerizuojasi ir susidaro želė dalis.Kadangi šoniniame polimeriniame tirpiklyje yra tik 10–20 % (masės dalis) polimero, tirpiklį iš gelio dalies lengva pašalinti džiovinant.Tuo pačiu metu dėl šoninio polimerų jungties polimerai negali migruoti su tirpikliu džiovinimo proceso metu.

Šiuo metodu galima gaminti vienfazes ir sudėtines keramines dalis, kurios gali sudaryti sudėtingos formos, beveik tinklo dydžio keramines dalis, o jų žaliavinis stiprumas siekia 20–30 Mpa ar daugiau, kurias galima perdirbti.Pagrindinė šio metodo problema yra ta, kad tankinimo proceso metu embriono kūno susitraukimo greitis yra gana didelis, o tai lengvai sukelia embriono kūno deformaciją;kai kurie organiniai monomerai slopina deguonį, todėl paviršius nusilupa ir nukrenta;dėl temperatūros sukelto organinio monomero polimerizacijos proceso, sukeliantis temperatūrinį skutimąsi, atsiranda vidinis įtempis, dėl kurio ruošiniai sulaužomi ir pan.

2.5 Tiesioginio kietėjimo įpurškimas
Tiesioginio kietėjimo įpurškimo formavimas yra ETH Ciurich sukurta liejimo technologija: tirpiklis vanduo, keramikos milteliai ir organiniai priedai yra visiškai sumaišomi, kad susidarytų elektrostatiškai stabili, mažo klampumo, didelio kieto kiekio suspensija, kurią galima pakeisti pridedant srutų pH arba cheminių medžiagų. kurios padidina elektrolito koncentraciją, tada suspensija įpurškiama į neakytas formas.

Kontroliuokite cheminių reakcijų eigą proceso metu.Reakcija prieš liejimą įpurškiant vyksta lėtai, srutų klampumas išlaikomas mažas, o po įpurškimo reakcija pagreitėja, srutos sukietėja, o skysta suspensija virsta kietu korpusu.Gautas žalias korpusas pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, o stiprumas gali siekti 5kPa.Žalias korpusas išardomas, išdžiovinamas ir sukepinamas, kad susidarytų norimos formos keraminė dalis.

Jo privalumai yra tai, kad jai nereikia arba reikia tik nedidelio kiekio organinių priedų (mažiau nei 1%), žalio kūno nereikia nuriebalinti, žalio kūno tankis yra vienodas, santykinis tankis yra didelis (55% ~). 70%), gali sudaryti didelių matmenų ir sudėtingų formų keramikos dalis.Jo trūkumas yra tas, kad priedai yra brangūs, o reakcijos metu paprastai išsiskiria dujos.

2.6 Įpurškimas
Įpurškimas jau seniai naudojamas liejant plastikinius gaminius ir liejant metalines formas.Šiame procese naudojamas termoplastinių organinių medžiagų kietėjimas žemoje temperatūroje arba termoreaktingų organinių medžiagų kietėjimas aukštoje temperatūroje.Milteliai ir organinis nešiklis sumaišomi specialioje maišymo įrangoje, o po to aukštu slėgiu (dešimčių iki šimtų MPa) įpurškiami į formą.Dėl didelio liejimo slėgio gauti ruošiniai turi tikslius matmenis, didelį lygumą ir kompaktišką struktūrą;specialios liejimo įrangos naudojimas labai pagerina gamybos efektyvumą.

Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir devintojo dešimtmečio pradžioje liejimo procesas buvo taikomas keraminėms dalims lieti.Šis procesas realizuoja nevaisingų medžiagų plastikinį liejimą pridedant didelį kiekį organinių medžiagų, o tai yra įprastas keraminio plastiko liejimo procesas.Įpurškimo liejimo technologijoje, be termoplastinių organinių medžiagų (tokių kaip polietilenas, polistirenas), termoreaktingųjų organinių medžiagų (pvz., epoksidinės dervos, fenolio dervos) arba vandenyje tirpių polimerų naudojimo kaip pagrindinio rišiklio, būtina pridėti tam tikrus proceso kiekius. pagalbinės priemonės, tokios kaip plastifikatoriai, tepalai ir jungiamosios medžiagos, siekiant pagerinti keraminės įpurškimo suspensijos sklandumą ir užtikrinti įpurškimo formos korpuso kokybę.

Injekcinio liejimo procesas turi aukšto automatizavimo laipsnio ir tikslaus formavimo ruošinio dydžio privalumus.Tačiau organinių medžiagų kiekis žaliame įpurškimo formos keraminių dalių korpuse siekia net 50 tūrio%.Šių organinių medžiagų pašalinimas vėlesniame sukepinimo procese užtrunka ilgai, net nuo kelių dienų iki dešimčių dienų, be to, nesunku sukelti kokybės defektų.

2.7 Koloidinis įpurškimas
Siekdamas išspręsti problemas, susijusias su dideliu pridėtų organinių medžiagų kiekiu ir sunkumų pašalinant tradicinio liejimo įpurškimo proceso sunkumus, Tsinghua universitetas kūrybiškai pasiūlė naują keramikos koloidinio liejimo įpurškimo procesą ir savarankiškai sukūrė koloidinio liejimo liejimo prototipą. realizuoti nevaisingų keramikos srutų įpurškimą.formuojantis.

Pagrindinė idėja yra sujungti koloidinį liejimą su liejimu įpurškimu, naudojant patentuotą įpurškimo įrangą ir naują kietėjimo technologiją, kurią užtikrina koloidinio in situ kietėjimo formavimo procesas.Šiam naujam procesui sunaudojama mažiau nei 4 masės % organinės medžiagos.Nedidelis organinių monomerų arba organinių junginių kiekis vandens pagrindo suspensijoje naudojamas greitai sukelti organinių monomerų polimerizaciją po injekcijos į formą, kad susidarytų organinio tinklo karkasas, kuris tolygiai apgaubia keramikos miltelius.Tarp jų ne tik labai sutrumpėja deguonų šalinimo laikas, bet ir labai sumažėja galimybė įtrūkti deguminacijos.

Yra didžiulis skirtumas tarp keramikos liejimo įpurškimo ir koloidinio liejimo.Pagrindinis skirtumas yra tas, kad pirmasis priklauso plastiko liejimo kategorijai, o antrasis - srutų formavimui, tai yra, srutos neturi plastiškumo ir yra nevaisingos medžiagos.Kadangi koloidinio liejimo srutos neturi plastiškumo, tradicinė keramikos liejimo įpurškimo idėja negali būti priimta.Jei koloidinis liejimas derinamas su liejimu įpurškimu, keraminių medžiagų koloidinis liejimas įpurškiamas naudojant patentuotą įpurškimo įrangą ir naują kietėjimo technologiją, kurią užtikrina koloidinio in situ formavimo procesas.

Naujasis keramikos koloidinio liejimo įpurškimo procesas skiriasi nuo bendrojo koloidinio liejimo ir tradicinio liejimo įpurškimo.Aukšto laipsnio liejimo automatizavimo privalumas – kokybinė koloidinio liejimo proceso sublimacija, kuri taps aukštųjų technologijų keramikos industrializacijos viltimi.