Ni presisjonsstøpingsprosesser av Zirconia keramikk

Ni presisjonsstøpingsprosesser av Zirconia keramikk
Støpingsprosessen spiller en koblingsrolle i hele forberedelsesprosessen med keramiske materialer, og er nøkkelen til å sikre ytelsespålitelighet og produksjonsrepeterbarhet av keramiske materialer og komponenter.
Med utviklingen av samfunnet kan den tradisjonelle håndknutende metoden, hjulformingsmetoden, fugemetoden, etc. av tradisjonell keramikk ikke lenger imøtekomme behovene til det moderne samfunn for produksjon og foredling, så en ny støpeprosess ble født. ZRO2 Fine keramiske materialer er mye brukt i følgende 9 typer støpeprosesser (2 typer tørre metoder og 7 typer våte metoder):

1. Tørrstøping

1.1 Tørrpressing

Tørrpressing bruker trykk for å trykke keramisk pulver i en viss form av kroppen. Essensen er at under virkning av ytre kraft nærmer pulverpartiklene hverandre i formen, og er godt kombinert av indre friksjon for å opprettholde en viss form. Hoveddefekten i tørrpressede grønne kropper er spallasjon, noe som skyldes den indre friksjonen mellom pulverene og friksjonen mellom pulver og muggvegg, noe som resulterer i trykktap inne i kroppen.

Fordelene med tørrpressing er at størrelsen på det grønne kroppen er nøyaktig, operasjonen er enkel, og det er praktisk å realisere mekanisert drift; Innholdet av fuktighet og bindemiddel i den grønne tørre pressingen er mindre, og tørking og skyte krymping er liten. Det brukes hovedsakelig til å danne produkter med enkle former, og sideforholdet er lite. Den økte produksjonskostnaden forårsaket av muggklær er ulempen med tørrpresse.

1.2 Isostatisk pressing

Isostatisk pressing er en spesiell formingsmetode utviklet på grunnlag av tradisjonell tørrpressing. Den benytter fluidoverføringstrykket for å påføre trykk jevnt på pulveret inne i den elastiske formen fra alle retninger. På grunn av konsistensen av væskens indre trykk, bærer pulveret det samme trykket i alle retninger, slik at forskjellen i tettheten til den grønne kroppen kan unngås.

Isostatisk pressing er delt inn i våt pose isostatisk pressing og tørrpose isostatisk pressing. Isostatisk pressing av våt pose kan danne produkter med komplekse former, men det kan bare fungere av og til. Isostatisk pressing av tørr pose kan realisere automatisk kontinuerlig drift, men kan bare danne produkter med enkle former som firkantede, runde og rørformede tverrsnitt. Isostatisk pressing kan oppnå en ensartet og tett grønn kropp, med liten skytekrymping og ensartet krymping i alle retninger, men utstyret er sammensatt og dyrt, og produksjonseffektiviteten er ikke høy, og det er bare egnet for produksjon av materialer med spesielle krav.

2. våt forming

2.1 Fuging
Fugemoldingsprosessen ligner på støpebånd, forskjellen er at støpeprosessen inkluderer fysisk dehydreringsprosess og kjemisk koagulasjonsprosess. Fysisk dehydrering fjerner vannet i oppslemmingen gjennom kapillærvirkningen til den porøse gipsformen. Ca2+ generert ved oppløsningen av overflaten CASO4 øker den ioniske styrken til oppslemmingen, noe som resulterer i flokkulering av oppslemmingen.
Under virkningen av fysisk dehydrering og kjemisk koagulasjon, blir de keramiske pulverpartiklene avsatt på gipsformingen. Fuging er egnet for fremstilling av storskala keramiske deler med komplekse former, men kvaliteten på den grønne kroppen, inkludert form, tetthet, styrke, etc., er dårlig, arbeidsintensiteten til arbeidere er høy, og den er ikke egnet for automatiserte operasjoner.

2.2 Hot Die Casting
Hot die casting er å blande keramisk pulver med bindemiddel (parafin) ved en relativt høy temperatur (60 ~ 100 ℃) for å oppnå oppslemming for støping av varm die. Oppslemmingen injiseres i metallformen under virkningen av trykkluft, og trykket opprettholdes. Kjøling, demoulding for å oppnå et voksting, voksemet er avgakset under beskyttelse av et inert pulver for å oppnå en grønn kropp, og den grønne kroppen er sintret ved høy temperatur for å bli porselen.

Den grønne kroppen som er dannet av Hot Die Casting har presise dimensjoner, ensartet indre struktur, mindre muggslitasje og høy produksjonseffektivitet, og er egnet for forskjellige råvarer. Temperaturen på voksoppslemmingen og formen må kontrolleres strengt, ellers vil den forårsake under injeksjon eller deformasjon, så den er ikke egnet for å produsere store deler, og to-trinns skyteprosessen er komplisert og energiforbruket er høy.

2.3 Tape støping
Båndstøping er å blande keramisk pulver fullt ut med en stor mengde organiske permer, myknere, dispergeringsmidler osv. Den renner ut til transportbåndet gjennom fôringsdysen, og filmen er oppnådd etter tørking.

Denne prosessen er egnet for fremstilling av filmmaterialer. For å oppnå bedre fleksibilitet blir det lagt til en stor mengde organisk materiale, og prosessparametrene er påkrevd å være strengt kontrollert, ellers vil det lett forårsake feil som skrelling, streker, lav filmstyrke eller vanskelig skrelling. Det organiske stoffet som brukes er giftig og vil forårsake miljøforurensning, og et giftig eller mindre giftig system bør brukes så mye som mulig for å redusere miljøforurensning.

2.4 Gelinjeksjonsstøping
Gelinjeksjonsstøpingsteknologi er en ny kolloidal hurtig prototypingsprosess som først ble oppfunnet av forskere ved Oak Ridge National Laboratory på begynnelsen av 1990 -tallet. I kjernen er bruken av organiske monomerløsninger som polymeriserer til høy styrke, sideveis koblede polymerløsningsmiddelgeler.

En oppslemming av keramisk pulver oppløst i en løsning av organiske monomerer støpes i en form, og monomerblandingen polymeriserer for å danne en gelert del. Siden det lateralt koblede polymerløsningsmiddelet bare inneholder 10% –20% (massefraksjon) polymer, er det enkelt å fjerne løsningsmidlet fra geldelen med et tørketrinn. Samtidig, på grunn av den laterale forbindelsen til polymerene, kan ikke polymerene vandre med løsningsmidlet under tørkeprosessen.

Denne metoden kan brukes til å produsere enfase og kompositt keramiske deler, som kan danne komplekse -formede, keramiske deler av kvasi-nett, og dens grønne styrke er så høy som 20-30MPa eller mer, som kan bearbeides. Hovedproblemet med denne metoden er at krympingshastigheten til embryokroppen er relativt høy under fortettingsprosessen, noe som lett fører til deformasjon av embryokroppen; Noen organiske monomerer har oksygeninhibering, noe som får overflaten til å skrelle og falle av; På grunn av den temperaturinduserte organiske monomerpolymerisasjonsprosessen fører temperaturbarbering til eksistensen av indre stress, noe som får blankene til å bli ødelagt og så videre.

2.5 Direkte størkningsinjeksjonsstøping
Direkte størkningsinjeksjonsstøping er en støpingsteknologi utviklet av ETH Zurich: løsningsmiddelvann, keramisk pulver og organiske tilsetningsstoffer er fullt blandet for å danne elektrostatisk stabil, lav viskositet, høy-fast content slurry, som deretter kan endres ved å tilsette slurry-ph eller kjemikalie-porous-konsentrasjon.

Kontroller fremdriften av kjemiske reaksjoner under prosessen. Reaksjonen før injeksjonsstøping utføres sakte, viskositeten til oppslemmingen holdes lav, og reaksjonen blir akselerert etter injeksjonsstøping, oppslemmingen stivner, og væskens oppslemming blir transformert til en solid kropp. Den oppnådde grønne kroppen har gode mekaniske egenskaper, og styrken kan nå 5 kPa. Den grønne kroppen blir avstemt, tørket og sintret for å danne en keramisk del av ønsket form.

Fordelene er at den ikke trenger eller bare trenger en liten mengde organiske tilsetningsstoffer (mindre enn 1%), den grønne kroppen trenger ikke å være avfetting, den grønne kroppstettheten er jevn, den relative tettheten er høye (55%~ 70%), og den kan danne storstore og komplekse formet keramiske deler. Ulempen er at tilsetningsstoffene er dyre, og gass frigjøres generelt under reaksjonen.

2.6 Injeksjonsstøping
Injeksjonsstøping har lenge blitt brukt i støping av plastprodukter og støping av metallformer. Denne prosessen bruker lav temperaturherding av termoplastiske organiske stoffer eller høy temperatur herding av termohydningsorganiske organiske stoffer. Pulveret og organisk bærer blandes i et spesielt blandingsutstyr, og injiseres deretter i formen under høyt trykk (titalls til hundrevis av MPa). På grunn av det store støptrykket har de oppnådde emnene presise dimensjoner, høy glatthet og kompakt struktur; Bruken av spesielt støpingsutstyr forbedrer produksjonseffektiviteten.

På slutten av 1970 -tallet og begynnelsen av 1980 -tallet ble injeksjonsformingsprosessen brukt på støping av keramiske deler. Denne prosessen realiserer plaststøping av karrige materialer ved å tilsette en stor mengde organisk materiale, som er en vanlig keramisk plaststøpsprosess. I injeksjonsstøpingsteknologi, i tillegg til å bruke termoplastiske organiske stoffer (for eksempel polyetylen, polystyren), termosetting organiske injeksjonen støpt kropp.

Injeksjonsformingsprosessen har fordelene med høy grad av automatisering og presis størrelse på støpeplanken. Imidlertid er det organiske innholdet i den grønne kroppen av injeksjonsstøpte keramiske deler så høyt som 50Vol%. Det tar lang tid, til og med flere dager å dusinvis av dager, å eliminere disse organiske stoffene i den påfølgende sintringsprosessen, og det er lett å forårsake kvalitetsdefekter.

2.7 Kolloidal injeksjonsstøping
For å løse problemene med den store mengden organisk materiale som er lagt til og vanskeligheten med å eliminere vanskene i den tradisjonelle injeksjonsformingsprosessen, foreslo Tsinghua University kreativt en ny prosess for kolloidal injeksjonsstøping av keramikk, og utviklet uavhengig en kolloidal injeksjonsstøping prototype for å realisere injeksjonen av barenk CERAMACOM -slurk. danner.

Den grunnleggende ideen er å kombinere kolloidal støping med injeksjonsstøping, ved hjelp av proprietært injeksjonsutstyr og ny herdingsteknologi levert av den kolloidale størkningsprosessen i stedet. Denne nye prosessen bruker mindre enn 4wt% av organisk materiale. En liten mengde organiske monomerer eller organiske forbindelser i den vannbaserte suspensjonen brukes til å raskt indusere polymerisasjon av organiske monomerer etter injeksjon i formen for å danne et organisk nettverkskjelett, som jevnt pakker det keramiske pulveret. Blant dem er ikke bare tid for degumming sterkt forkortet, men også muligheten for å sprekke av degumming reduseres kraftig.

Det er en stor forskjell mellom injeksjonsstøping av keramikk og kolloidal støping. Hovedforskjellen er at førstnevnte tilhører kategorien plaststøping, og sistnevnte tilhører slurrystøping, det vil si at oppslemmingen ikke har noen plastisitet og er et karrig materiale. Fordi oppslemmingen ikke har noen plastisitet i kolloidal støping, kan ikke den tradisjonelle ideen om keramisk injeksjonsstøping bli adoptert. Hvis kolloidal støping kombineres med injeksjonsstøping, realiseres kolloidal injeksjonsstøping av keramiske materialer ved å bruke proprietært injeksjonsutstyr og ny herdingsteknologi levert av kolloidal moldingsprosess.

Den nye prosessen med kolloidal injeksjonsstøping av keramikk er forskjellig fra generell kolloidal støping og tradisjonell injeksjonsstøping. Fordelen med en høy grad av støpingautomatisering er en kvalitativ sublimering av den kolloidale støpeprosessen, som vil bli håpet for industrialiseringen av høyteknologisk keramikk.