Девет прецизни процеси на обликување на циркониска керамика

Девет прецизни процеси на обликување на циркониска керамика
Процесот на обликување игра поврзувачка улога во целиот процес на подготовка на керамички материјали и е клучот за обезбедување сигурност на перформансите и повторливост на производството на керамичките материјали и компоненти.
Со развојот на општеството, традиционалниот метод на рачно месење, методот на формирање тркала, методот на фугирање итн. на традиционалната керамика повеќе не може да ги задоволи потребите на современото општество за производство и префинетост, па се роди нов процес на калапи.Фините керамички материјали ZrO2 се широко користени во следните 9 типа процеси на обликување (2 типа суви методи и 7 типа влажни методи):

1. Сува калапи

1.1 Суво пресување

Сувото пресување користи притисок за притискање на керамичкиот прав во одредена форма на телото.Нејзината суштина е дека под дејство на надворешна сила, честичките од прав се приближуваат една до друга во калапот и се цврсто комбинирани со внатрешно триење за да се одржи одредена форма.Главниот дефект на зелените тела со суво цедење е распрснувањето, што се должи на внатрешното триење помеѓу прашокот и триењето помеѓу прашокот и ѕидот на мувлата, што резултира со губење на притисокот во внатрешноста на телото.

Предностите на сувото пресување се дека големината на зеленото тело е точна, работата е едноставна и погодно е да се реализира механизирана работа;содржината на влага и врзивно средство во зеленото суво пресување е помала, а намалувањето на сушењето и печењето е мало.Главно се користи за формирање производи со едноставни форми, а соодносот е мал.Зголемените трошоци за производство предизвикани од абењето на мувлата е недостаток на суво пресување.

1.2 Изостатско пресување

Изостатското пресување е специјален метод за формирање развиен врз основа на традиционално суво пресување.Користи притисок за пренос на течност за рамномерно да изврши притисок на прашокот во еластичната форма од сите правци.Поради конзистентноста на внатрешниот притисок на течноста, прашокот го носи истиот притисок во сите правци, така што разликата во густината на зеленото тело може да се избегне.

Изостатското пресување се дели на изостатско пресување со влажна вреќичка и изостатско пресување на суво вреќичко.Изостатското притискање на влажна кеса може да формира производи со сложени форми, но може да работи само наизменично.Изостатското притискање на сувата кеса може да реализира автоматско континуирано работење, но може да формира само производи со едноставни форми како што се квадратни, тркалезни и цевчести пресеци.Изостатското пресување може да добие еднообразно и густо зелено тело, со мало отпуштање и рамномерно собирање во сите правци, но опремата е сложена и скапа, а производната ефикасност не е висока и е погодна само за производство на материјали со специјални барања.

2. Влажно формирање

2.1 Фугирање
Процесот на обликување на фугирање е сличен на лиење со лента, разликата е во тоа што процесот на обликување вклучува процес на физичка дехидрација и процес на хемиска коагулација.Физичката дехидрација ја отстранува водата во кашеста маса преку капиларното дејство на порозната гипсена мувла.Ca2+ генериран со растворање на површината CaSO4 ја зголемува јонската јачина на кашеста маса, што резултира со флокулација на кашеста маса.
Под дејство на физичка дехидрација и хемиска коагулација, честичките од керамичкиот прав се таложат на ѕидот од гипс-калапот.Фугирањето е погодно за подготовка на големи керамички делови со сложени форми, но квалитетот на зеленото тело, вклучувајќи ја формата, густината, цврстината итн., е слаб, интензитетот на трудот на работниците е висок и не е погоден за автоматизирани операции.

2.2 Топло кастинг
Топло леење е да се измеша керамичкиот прав со врзивно средство (парафин) на релативно висока температура (60~100℃) за да се добие кашеста маса за топло леење.Кашеста маса се инјектира во металниот калап под дејство на компримиран воздух и притисокот се одржува.Ладењето, расклопувањето за да се добие восочно празно, восочното празно се одвојува под заштита на инертен прав за да се добие зелено тело, а зеленото тело се синтерува на висока температура за да стане порцелан.

Зеленото тело формирано со топло леење има прецизни димензии, униформа внатрешна структура, помалку абење на мувла и висока производна ефикасност и е погодна за различни суровини.Температурата на восочната кашеста маса и калапот треба строго да се контролира, инаку ќе предизвика под вбризгување или деформација, така што не е погодна за производство на големи делови, а процесот на печење во два чекора е комплициран и потрошувачката на енергија е висока.

2.3 Лиење лента
Лиење со лента е целосно мешање на керамичкиот прав со голема количина органски врзива, пластификатори, распрскувачи итн. за да се добие течна вискозна кашеста маса, да се додаде кашеста маса во бункерот на машината за леење и да се користи стругалка за да се контролира дебелината.Истекува до подвижната лента преку млазницата за напојување, а празното филм се добива по сушењето.

Овој процес е погоден за подготовка на филмски материјали.За да се добие подобра флексибилност, се додава голема количина на органска материја, а параметрите на процесот се бара строго да се контролираат, инаку лесно ќе предизвика дефекти како што се лупење, ленти, мала јачина на филмот или тешко лупење.Користената органска материја е токсична и ќе предизвика загадување на животната средина, а нетоксичен или помалку токсичен систем треба да се користи колку што е можно повеќе за да се намали загадувањето на животната средина.

2.4 Калапи со инјектирање на гел
Технологијата за обликување на гел со инјектирање е нов колоиден процес на брзо прототипирање првпат измислен од истражувачите во Националната лабораторија Оук Риџ во раните 1990-ти.Во неговото јадро е употребата на органски раствори на мономер кои се полимеризираат во гелови со висока јачина, странично поврзани полимер-растворувач.

Кашеста маса од керамички прав растворена во раствор од органски мономери се фрла во калап, а мешавината на мономер се полимеризира за да формира желен дел.Бидејќи странично поврзаниот полимер-растворувач содржи само 10%–20% (масен дел) полимер, лесно е да се отстрани растворувачот од делот за гел со чекор на сушење.Во исто време, поради страничното поврзување на полимерите, полимерите не можат да мигрираат со растворувачот за време на процесот на сушење.

Овој метод може да се користи за производство на еднофазни и композитни керамички делови, кои можат да формираат керамички делови во сложена форма, квази-мрежна големина, а неговата зелена јачина е висока од 20-30Mpa или повеќе, кои може да се обработат повторно.Главниот проблем на овој метод е што стапката на собирање на телото на ембрионот е релативно висока за време на процесот на згуснување, што лесно доведува до деформација на телото на ембрионот;некои органски мономери имаат инхибиција на кислород, што предизвикува површината да се лупи и паѓа;поради температурниот процес на полимеризација на органски мономер, предизвикувајќи Бричењето на температурата доведува до постоење на внатрешен стрес, што предизвикува кршење на празнините и така натаму.

2.5 Калапи со вбризгување директно зацврстување
Калапот со директно вбризгување е технологија на обликување развиена од ETH Цирих: вода со растворувач, керамички прав и органски адитиви се целосно измешани за да формираат електростатички стабилна, ниска вискозност, кашеста маса со висока содржина, која може да се смени со додавање на pH на кашеста маса или хемикалии кои ја зголемуваат концентрацијата на електролитот, а потоа кашеста маса се инјектира во непорозен калап.

Контролирајте го напредокот на хемиските реакции во текот на процесот.Реакцијата пред обликувањето со инјектирање се изведува бавно, вискозноста на кашеста маса се одржува ниска, а реакцијата се забрзува по обликувањето со инјектирање, кашеста маса се зацврстува, а течната кашеста маса се трансформира во цврсто тело.Добиеното зелено тело има добри механички својства и јачината може да достигне 5 kPa.Зеленото тело се одликува, се суши и се синтерува за да се формира керамички дел од саканата форма.

Неговите предности се што не му требаат или му треба само мала количина на органски адитиви (помалку од 1%), зеленото тело не треба да се одмастува, густината на зеленото тело е униформа, релативната густина е висока (55%~ 70%), а може да формира керамички делови со големи димензии и сложена форма.Неговиот недостаток е што адитивите се скапи, а при реакцијата генерално се ослободува гас.

2.6 Калапи со инјектирање
Калапот со инјектирање долго време се користи во обликувањето на пластични производи и обликувањето на метални калапи.Овој процес користи нискотемпературно стврднување на термопластични органски материи или високотемпературно лекување на термореактивни органски материи.Прашокот и органскиот носач се мешаат во специјална опрема за мешање, а потоа се инјектираат во калапот под висок притисок (десетици до стотици MPa).Поради големиот притисок на обликување, добиените заготовки имаат прецизни димензии, висока мазност и компактна структура;употребата на специјална опрема за обликување во голема мера ја подобрува ефикасноста на производството.

Во доцните 1970-ти и раните 1980-ти, процесот на обликување со инјектирање беше применет за обликување на керамички делови.Овој процес го реализира пластичното обликување на неплодни материјали со додавање на голема количина на органска материја, што е вообичаен процес на обликување на керамичка пластика.Во технологијата за вбризгување, покрај употребата на термопластични органски материи (како полиетилен, полистирен), термореактивни органски материи (како епоксидна смола, фенолна смола) или полимери растворливи во вода како главно врзивно средство, неопходно е да се додадат одредени количини на процес. помагала како што се пластификатори, лубриканти и средства за спојување за да се подобри флуидноста на керамичката инјекциска суспензија и да се обезбеди квалитетот на обликуваното тело со инјектирање.

Процесот на обликување со вбризгување ги има предностите на високиот степен на автоматизација и прецизната големина на празното обликување.Сепак, органската содржина во зеленото тело на керамичките делови калапирани со инјектирање е дури 50 вол.Потребно е долго време, дури и неколку дена до десетици дена, за да се елиминираат овие органски материи во последователниот процес на синтерување, а лесно е да се предизвикаат дефекти во квалитетот.

2.7 Колоидно обликување со инјектирање
Со цел да се решат проблемите со голема количина на додадена органска материја и тешкотијата да се елиминираат тешкотиите во традиционалниот процес на вбризгување, Универзитетот Цингхуа креативно предложи нов процес за колоидно вбризгување на керамика и независно разви прототип на колоидно вбризгување. да се реализира инјектирање на јалова керамичка кашеста маса.формирање.

Основната идеја е да се комбинира колоидно обликување со обликување со вбризгување, користејќи комерцијална опрема за вбризгување и нова технологија за стврднување обезбедена од процесот на колоидно зацврстување на самото место.Овој нов процес користи помалку од 4 wt.% органска материја.Мала количина на органски мономери или органски соединенија во суспензијата на база на вода се користи за брзо поттикнување на полимеризација на органските мономери по вбризгувањето во калапот за да се формира органски мрежен скелет, кој рамномерно го обвиткува керамичкиот прав.Помеѓу нив, не само што е значително скратено времето на дегумање, туку и можноста за пукање на дегумината е значително намалена.

Постои огромна разлика помеѓу вбризгување на керамика и колоидно обликување.Главната разлика е во тоа што првото спаѓа во категоријата на пластично обликување, а второто спаѓа во обликувањето со кашеста маса, односно кашеста маса нема пластичност и е неплоден материјал.Бидејќи кашеста маса нема пластичност во колоидно обликување, традиционалната идеја за керамичко обликување со инјектирање не може да се усвои.Ако колоидно обликување се комбинира со обликување со инјектирање, колоидното вбризгување на керамички материјали се реализира со користење на комерцијална опрема за вбризгување и нова технологија за стврднување обезбедена со колоидно обликување на самото место.

Новиот процес на колоидно вбризгување на керамика се разликува од општото колоидно обликување и традиционалното обликување со инјектирање.Предноста на високиот степен на автоматизација на обликувањето е квалитативната сублимација на процесот на колоидно обликување, што ќе стане надеж за индустријализација на високотехнолошката керамика.