Salapan prosés nyetak keramik zirkonia kalayan presisi

Salapan prosés nyetak keramik zirkonia kalayan presisi
Prosés nyetak maénkeun peran anu ngaitkeun dina sakabéh prosés persiapan bahan keramik, sareng mangrupikeun konci pikeun mastikeun reliabilitas kinerja sareng kabisaulangan produksi bahan sareng komponén keramik.
Kalayan kamekaran masarakat, metode nguleni leungeun tradisional, metode ngabentuk roda, metode grouting, jsb. tina keramik tradisional henteu tiasa deui nyumponan kabutuhan masarakat modéren pikeun produksi sareng pamurnian, janten lahir prosés pencetakan énggal. Bahan keramik halus ZrO2 seueur dianggo dina 9 jinis prosés pencetakan ieu (2 jinis metode garing sareng 7 jinis metode baseuh):

1. Cetakan garing

1.1 Ngepres garing

Pencét garing ngagunakeun tekanan pikeun mencét bubuk keramik kana bentuk awak anu tangtu. Intina nyaéta dina pangaruh gaya éksternal, partikel bubuk silih caket dina citakan, sareng ngahiji pageuh ku gesekan internal pikeun ngajaga bentuk anu tangtu. Cacad utama dina awak héjo anu dipencet garing nyaéta spallation, anu disababkeun ku gesekan internal antara bubuk sareng gesekan antara bubuk sareng témbok citakan, anu nyababkeun leungitna tekanan di jero awak.

Kaunggulan tina pressing garing nyaéta ukuran awak héjona akurat, operasina saderhana, sareng merenah pikeun ngalaksanakeun operasi mékanis; eusi Uap sareng pangiket dina pressing garing héjo kirang, sareng susut pangeringan sareng pembakaran alit. Ieu utamina dianggo pikeun ngabentuk produk kalayan bentuk anu saderhana, sareng rasio aspékna alit. Biaya produksi anu ningkat anu disababkeun ku ngagem kapang mangrupikeun kalemahan tina pressing garing.

1.2 Pencét isostatik

Pencét isostatik nyaéta metode ngabentuk khusus anu dikembangkeun dumasar kana pencét garing tradisional. Ieu ngagunakeun tekanan transmisi cairan pikeun nerapkeun tekanan sacara rata kana bubuk di jero cetakan elastis ti sadaya arah. Kusabab konsistensi tekanan internal cairan, bubuk nanggung tekanan anu sami di sadaya arah, janten bédana kapadetan awak héjo tiasa dihindari.

Pencét isostatik dibagi kana pencét isostatik kantong baseuh sareng pencét isostatik kantong garing. Pencét isostatik kantong baseuh tiasa ngabentuk produk kalayan bentuk anu rumit, tapi ngan ukur tiasa dianggo sacara intermiten. Pencét isostatik kantong garing tiasa ngawujudkeun operasi kontinyu otomatis, tapi ngan ukur tiasa ngabentuk produk kalayan bentuk anu saderhana sapertos pasagi, buleud, sareng penampang tubular. Pencét isostatik tiasa kéngingkeun awak héjo anu seragam sareng padet, kalayan susut pembakaran anu alit sareng susut seragam ka sadaya arah, tapi alatna rumit sareng mahal, sareng efisiensi produksi henteu luhur, sareng éta ngan ukur cocog pikeun produksi bahan kalayan sarat khusus.

2. Ngabentuk baseuh

2.1 Grouting
Prosés molding grouting téh sarupa jeung tape casting, bédana nyaéta prosés molding ngawengku prosés dehidrasi fisik jeung prosés koagulasi kimia. Dehidrasi fisik miceun cai dina bubur ngaliwatan aksi kapiler tina kapang gipsum porous. Ca2+ anu dihasilkeun ku disolusi permukaan CaSO4 ningkatkeun kakuatan ionik bubur, hasilna flokulasi bubur.
Dina pangaruh dehidrasi fisik sareng koagulasi kimia, partikel bubuk keramik diendapkeun dina témbok kapang gipsum. Grouting cocog pikeun nyiapkeun bagian keramik skala ageung kalayan bentuk anu rumit, tapi kualitas awak héjo, kalebet bentuk, kapadetan, kakuatan, jsb., goréng, intensitas tanaga gawé pagawé luhur, sareng henteu cocog pikeun operasi otomatis.

2.2 Pangecoran die panas
Hot die casting nyaéta nyampur bubuk keramik jeung pangiket (parafin) dina suhu anu kawilang luhur (60~100℃) pikeun meunangkeun bubur pikeun hot die casting. Buburna diinjeksikeun kana citakan logam dina pangaruh hawa anu dikomprés, sarta tekananana dijaga. Saatos didinginkan, demoulding pikeun meunangkeun lilin kosong, lilin kosong di-dewaxing dina panyalindungan bubuk inert pikeun meunangkeun awak héjo, sarta awak héjo disinter dina suhu anu luhur pikeun jadi porselen.

Awak héjo anu kabentuk ku cara die casting panas mibanda diménsi anu presisi, struktur internal anu seragam, kurang maké kapang, sareng efisiensi produksi anu luhur, sareng cocog pikeun rupa-rupa bahan baku. Suhu bubur lilin sareng kapang kedah dikontrol sacara ketat, upami henteu bakal nyababkeun injeksi atanapi deformasi anu handap, janten henteu cocog pikeun ngadamel bagian anu ageung, sareng prosés pembakaran dua léngkah rumit sareng konsumsi énergi luhur.

2.3 Ngadamel pita
Tape casting nyaéta nyampur bubuk keramik sacara lengkep sareng seueur pangiket organik, plasticizer, dispersant, jsb. pikeun kéngingkeun bubur kentel anu tiasa ngalir, tambahkeun bubur kana hopper mesin casting, teras nganggo scraper pikeun ngontrol ketebalanna. Éta ngalir ka conveyor belt ngalangkungan nozzle feeding, sareng pilem kosong diala saatos garing.

Prosés ieu cocog pikeun nyiapkeun bahan pilem. Pikeun kéngingkeun kalenturan anu langkung saé, seueur bahan organik ditambihkeun, sareng parameter prosés kedah dikontrol sacara ketat, upami henteu éta bakal gampang nyababkeun cacad sapertos ngelupas, belang, kakuatan pilem anu handap atanapi hésé ngelupas. Bahan organik anu dianggo toksik sareng bakal nyababkeun polusi lingkungan, sareng sistem anu henteu toksik atanapi kirang toksik kedah dianggo sabisa-bisa pikeun ngirangan polusi lingkungan.

2.4 Cetakan injeksi gél
Téhnologi cetak injeksi gél nyaéta prosés prototipe gancang koloid anyar anu mimiti diciptakeun ku para panalungtik di Laboratorium Nasional Oak Ridge dina awal taun 1990-an. Intina nyaéta panggunaan larutan monomer organik anu polimérisasi kana gél polimér-pangleyur anu kakuatanana luhur, anu dihijikeun sacara lateral.

Bubuk keramik anu leyur dina larutan monomer organik dicor dina citakan, teras campuran monomer éta polimérisasi pikeun ngabentuk bagian anu digél. Kusabab polimér-pangleyur anu dihijikeun sacara lateral ngan ukur ngandung 10%–20% (fraksi massa) polimér, gampang pikeun miceun pangleyur tina bagian gél ku léngkah pangeringan. Dina waktos anu sami, kusabab sambungan lateral polimér, polimér henteu tiasa migrasi sareng pangleyur salami prosés pangeringan.

Métode ieu tiasa dianggo pikeun ngadamel bagian keramik fase tunggal sareng komposit, anu tiasa ngabentuk bagian keramik anu bentukna kompléks, ukuranana ampir sami sareng jaring, sareng kakuatan héjona dugi ka 20-30Mpa atanapi langkung, anu tiasa diolah deui. Masalah utama tina metode ieu nyaéta laju penyusutan awak émbrio relatif luhur salami prosés densifikasi, anu gampang nyababkeun deformasi awak émbrio; sababaraha monomer organik ngagaduhan inhibisi oksigén, anu nyababkeun permukaan ngalupas sareng murag; kusabab prosés polimérisasi monomer organik anu diinduksi ku suhu, nyababkeun pangupasan suhu nyababkeun ayana setrés internal, anu nyababkeun bagian kosong rusak sareng saterasna.

2.5 Cetakan injeksi solidifikasi langsung
Cetakan injeksi solidifikasi langsung nyaéta téknologi cetakan anu dikembangkeun ku ETH Zurich: cai pangleyur, bubuk keramik sareng aditif organik dicampur sapinuhna pikeun ngabentuk bubur anu stabil sacara éléktrostatik, viskositas rendah, sareng eusi padet anu luhur, anu tiasa dirobih ku nambihan pH bubur atanapi bahan kimia anu ningkatkeun konsentrasi éléktrolit, teras bubur disuntikkeun kana cetakan anu henteu keropos.

Ngadalikeun kamajuan réaksi kimia salami prosés. Réaksi sateuacan cetakan injeksi dilakukeun lalaunan, viskositas bubur dijaga rendah, sareng réaksi digancangkeun saatos cetakan injeksi, bubur padet, sareng bubur cairan dirobih janten awak padet. Awak héjo anu diala gaduh sipat mékanis anu saé sareng kakuatanna tiasa ngahontal 5kPa. Awak héjo dibongkar, dikeringkeun sareng disinter pikeun ngabentuk bagian keramik tina bentuk anu dipikahoyong.

Kaunggulanana nyaéta henteu peryogi atanapi ngan ukur peryogi sakedik aditif organik (kirang ti 1%), awak héjo henteu kedah di-degrease, kapadetan awak héjo seragam, kapadetan relatif luhur (55% ~ 70%), sareng tiasa ngabentuk bagian keramik anu ukuranana ageung sareng bentukna rumit. Kakuranganana nyaéta aditifna mahal, sareng gas umumna dileupaskeun nalika réaksi.

2.6 Cetakan injeksi
Cetakan injeksi parantos lami dianggo dina cetakan produk plastik sareng cetakan logam. Prosés ieu nganggo pangubaran suhu rendah tina organik termoplastik atanapi pangubaran suhu tinggi tina organik termosetting. Bubuk sareng pembawa organik dicampur dina alat campuran khusus, teras disuntikkeun kana cetakan dina tekanan tinggi (puluhan dugi ka ratusan MPa). Kusabab tekanan cetakan anu ageung, blanko anu diala gaduh dimensi anu tepat, lemes sareng struktur anu kompak; panggunaan alat cetakan khusus ningkatkeun efisiensi produksi sacara signifikan.

Dina ahir taun 1970-an sareng awal taun 1980-an, prosés cetakan injeksi diterapkeun kana cetakan bagian keramik. Prosés ieu ngawujudkeun cetakan plastik tina bahan anu tandus ku cara nambihan sajumlah ageung bahan organik, anu mangrupikeun prosés cetakan plastik keramik anu umum. Dina téknologi cetakan injeksi, salian ti nganggo organik termoplastik (sapertos polietilen, polistirena), organik termosetting (sapertos résin époksi, résin fenolik), atanapi polimér anu leyur dina cai salaku pangiket utama, perlu nambihan Kuantitas alat bantu prosés sapertos plasticizer, pelumas sareng agén gandeng pikeun ningkatkeun fluiditas suspénsi injeksi keramik sareng mastikeun kualitas awak cetakan injeksi.

Prosés cetakan injeksi mibanda kaunggulan tina tingkat otomatisasi anu luhur sareng ukuran cetakan anu pas. Nanging, eusi organik dina awak héjo bagian keramik anu dicetak injeksi tiasa dugi ka 50vol%. Butuh waktos anu lami, bahkan sababaraha dinten dugi ka puluhan dinten, pikeun ngaleungitkeun zat organik ieu dina prosés sintering salajengna, sareng gampang nyababkeun cacad kualitas.

2.7 Cetakan injeksi koloid
Dina raraga ngarengsekeun masalah tina seueurna bahan organik anu ditambahkeun sareng kasusah pikeun ngaleungitkeun kasusah dina prosés pencetakan injeksi tradisional, Universitas Tsinghua sacara kreatif ngusulkeun prosés énggal pikeun pencetakan injeksi koloid keramik, sareng sacara mandiri ngembangkeun prototipe pencetakan injeksi koloid pikeun ngawujudkeun injeksi bubur keramik anu tandus.

Ide dasarna nyaéta ngagabungkeun cetakan koloid sareng cetakan injeksi, nganggo alat injeksi anu dipatenkeun sareng téknologi pangubaran énggal anu disayogikeun ku prosés cetakan solidifikasi in-situ koloid. Prosés énggal ieu nganggo kirang ti 4wt.% bahan organik. Sajumlah alit monomer organik atanapi sanyawa organik dina suspénsi basis cai dianggo pikeun gancang ngainduksi polimérisasi monomer organik saatos diinjeksikeun kana cetakan pikeun ngabentuk rorongkong jaringan organik, anu ngabungkus bubuk keramik sacara rata. Di antarana, henteu ngan ukur waktos degumming disingkat pisan, tapi ogé kamungkinan retakan degumming dikirangan pisan.

Aya bédana anu ageung antara cetakan injeksi keramik sareng cetakan koloid. Bédana utama nyaéta anu kahiji kagolong kana kategori cetakan plastik, sareng anu kadua kagolong kana cetakan bubur, nyaéta, bubur henteu gaduh plastisitas sareng mangrupikeun bahan anu tandus. Kusabab bubur henteu gaduh plastisitas dina cetakan koloid, ideu tradisional cetakan injeksi keramik henteu tiasa diadopsi. Upami cetakan koloid digabungkeun sareng cetakan injeksi, cetakan injeksi koloid tina bahan keramik diwujudkeun ku ngagunakeun alat injeksi anu dipatenkeun sareng téknologi pangubaran énggal anu disayogikeun ku prosés cetakan in-situ koloid.

Prosés anyar cetakan injeksi koloid keramik béda ti cetakan koloid umum sareng cetakan injeksi tradisional. Kauntungan tina otomatisasi cetakan anu luhur nyaéta sublimasi kualitatif tina prosés cetakan koloid, anu bakal janten harepan pikeun industrialisasi keramik téknologi tinggi.