תשעה תהליכי יציקה מדויקים של קרמיקה זירקוניה

תשעה תהליכי יציקה מדויקים של קרמיקה זירקוניה
תהליך היציקה ממלא תפקיד מקשר בכל תהליך ההכנה של חומרים קרמיים, והוא המפתח להבטחת אמינות הביצועים וחזרתיות הייצור של חומרים ורכיבים קרמיים.
עם התפתחות החברה, שיטת הלישה הידנית המסורתית, שיטת יצירת הגלגל, שיטת הדיוס וכו' של הקרמיקה המסורתית אינה יכולה יותר לענות על צורכי החברה המודרנית לייצור ועידון, ולכן נולד תהליך יציקה חדש.חומרים קרמיים עדינים ZrO2 נמצאים בשימוש נרחב ב-9 סוגי תהליכי הדפוס הבאים (2 סוגים של שיטות יבשות ו-7 סוגים של שיטות רטובות):

1. יציקה יבשה

1.1 כבישה יבשה

כבישה יבשה משתמשת בלחץ כדי ללחוץ אבקה קרמית לצורה מסוימת של הגוף.המהות שלו היא שתחת פעולת הכוח החיצוני, חלקיקי האבקה מתקרבים זה לזה בתבנית, ומשולבים בחוזקה על ידי חיכוך פנימי כדי לשמור על צורה מסוימת.הפגם העיקרי בגופים ירוקים בכבישה יבשה הוא התזוזה, הנובעת מהחיכוך הפנימי בין האבקות והחיכוך בין האבקות לדופן העובש, וכתוצאה מכך לאובדן לחץ בתוך הגוף.

היתרונות של כבישה יבשה הם שגודל הגוף הירוק מדויק, הפעולה פשוטה ונוח לממש תפעול ממוכן;תכולת הלחות והקלסר בכבישה היבשה הירוקה פחותה, וההתכווצות הייבוש והשריפה קטנה.הוא משמש בעיקר ליצירת מוצרים עם צורות פשוטות, ויחס הגובה-רוחב קטן.עלות הייצור המוגדלת הנגרמת מבלאי עובש היא החיסרון של כבישה יבשה.

1.2 לחיצה איזוסטטית

כבישה איזוסטטית היא שיטת יצירה מיוחדת שפותחה על בסיס כבישה יבשה מסורתית.הוא משתמש בלחץ העברת נוזלים כדי להפעיל לחץ באופן שווה על האבקה בתוך התבנית האלסטית מכל הכיוונים.עקב עקביות הלחץ הפנימי של הנוזל, האבקה נושאת את אותו לחץ לכל הכיוונים, כך שניתן למנוע את ההבדל בצפיפות הגוף הירוק.

לחיצה איזוסטטית מחולקת ללחיצה איזוסטטית של שקית רטובה ולחיצה איזוסטטית של שקית יבשה.לחיצה איזוסטטית של שקית רטובה יכולה ליצור מוצרים בעלי צורות מורכבות, אך היא יכולה לעבוד רק לסירוגין.לחיצה איזוסטטית של שקית יבשה יכולה לממש פעולה רציפה אוטומטית, אך יכולה ליצור רק מוצרים בעלי צורות פשוטות כמו חתכים מרובעים, עגולים וצינוריים.כבישה איזוסטטית יכולה לקבל גוף ירוק אחיד וצפוף, עם הצטמקות ירי קטנה והתכווצות אחידה לכל הכיוונים, אך הציוד מורכב ויקר, ויעילות הייצור אינה גבוהה, והוא מתאים רק לייצור חומרים עם מיוחדים. דרישות.

2. יצירת רטוב

2.1 דיוס
תהליך יציקת הדיוס דומה ליציקת קלטת, ההבדל הוא שתהליך היציקה כולל תהליך התייבשות פיזי ותהליך קרישה כימי.התייבשות פיזית מסירה את המים בתמיסה באמצעות הפעולה הנימים של תבנית הגבס הנקבובי.Ca2+ שנוצר מהתמוססות של CaSO4 על פני השטח מגביר את החוזק היוני של התרחיץ, וכתוצאה מכך להסתגרות של התרחיץ.
תחת פעולת התייבשות פיזית וקרישיות כימית, חלקיקי האבקה הקרמית מופקדים על דופן תבנית הגבס.הדיוס מתאים להכנת חלקי קרמיקה בקנה מידה גדול עם צורות מורכבות, אך איכות הגוף הירוק, לרבות צורה, צפיפות, חוזק וכו', ירודה, עוצמת העבודה של העובדים גבוהה ואינה מתאימה. עבור פעולות אוטומטיות.

2.2 יציקה חמה
יציקה חמה היא לערבב אבקת קרמיקה עם קלסר (פרפין) בטמפרטורה גבוהה יחסית (60 ~ 100 מעלות צלזיוס) כדי להשיג תמיסה ליציקה חמה.התרחיץ מוזרק לתוך תבנית המתכת בפעולת אוויר דחוס, והלחץ נשמר.קירור, שחרור מתבנית לקבלת ריק שעווה, ריק השעווה עובר שחרור משעווה תחת הגנה של אבקה אינרטית לקבלת גוף ירוק, והגוף הירוק מושחת בטמפרטורה גבוהה כדי להפוך לפורצלן.

לגוף הירוק שנוצר ביציקת הדפסה חמה מידות מדויקות, מבנה פנימי אחיד, פחות בלאי עובש ויעילות ייצור גבוהה, והוא מתאים לחומרי גלם שונים.יש לשלוט בקפדנות על טמפרטורת השעווה והתבנית, אחרת היא תגרום להזרקה או עיוות, ולכן היא אינה מתאימה לייצור חלקים גדולים, ותהליך השריפה הדו-שלבי מסובך וצריכת האנרגיה גבוהה.

2.3 יציקת קלטת
יציקת קלטת היא ערבוב מלא של אבקת קרמיקה עם כמות גדולה של קלסרים אורגניים, חומרי פלסטיק, חומרי פיזור וכו' כדי להשיג תרחיץ צמיג שניתן לזרימה, להוסיף את התרחיץ להופר של מכונת היציקה ולהשתמש במגרד כדי לשלוט בעובי.הוא זורם החוצה אל המסוע דרך פיית ההזנה, וריק הסרט מתקבל לאחר הייבוש.

תהליך זה מתאים להכנת חומרי סרט.על מנת לקבל גמישות טובה יותר, מוסיפים כמות גדולה של חומר אורגני, ונדרשים בקרה קפדנית על פרמטרי התהליך, אחרת זה יגרום בקלות לפגמים כמו קילוף, פסים, חוזק סרט נמוך או קילוף קשה.החומר האורגני בו נעשה שימוש הוא רעיל ויגרום לזיהום סביבתי, ויש להשתמש ככל האפשר במערכת לא רעילה או פחות רעילה להפחתת זיהום הסביבה.

2.4 הזרקת ג'ל
טכנולוגיית הזרקת ג'ל היא תהליך חדש של אבות-טיפוס קולואידי מהיר שהומצא לראשונה על ידי חוקרים במעבדה הלאומית של Oak Ridge בתחילת שנות ה-90.בבסיסו הוא השימוש בתמיסות מונומר אורגניות המתפלמרות לג'לים פולימריים-ממסים בעלי חוזק גבוה, מקושרים לרוחב.

תמיסה של אבקה קרמית מומסת בתמיסה של מונומרים אורגניים נוצקת בתבנית, ותערובת המונומרים מתפלמרת ליצירת חלק ג'ל.מכיוון שהפולימר-ממס המקושר לרוחב מכיל רק 10%-20% (שבריר מסה) פולימר, קל להסיר את הממס מחלק הג'ל על ידי שלב ייבוש.יחד עם זאת, בשל החיבור הרוחבי של הפולימרים, הפולימרים אינם יכולים לנדוד עם הממס בתהליך הייבוש.

ניתן להשתמש בשיטה זו לייצור חלקי קרמיקה חד-פאזיים ומרוכבים, שיכולים ליצור חלקי קרמיקה מורכבים בגודל נטו, והחוזק הירוק שלו הוא עד 20-30Mpa או יותר, אותם ניתן לעבד מחדש.הבעיה העיקרית של שיטה זו היא שקצב ההתכווצות של גוף העובר גבוה יחסית בתהליך הצפיפות, מה שמוביל בקלות לעיוות של גוף העובר;לכמה מונומרים אורגניים יש עיכוב חמצן, מה שגורם למשטח להתקלף וליפול;עקב תהליך פילמור המונומר האורגני המושרה בטמפרטורה, גרימת גילוח טמפרטורה מוביל לקיום מתח פנימי, הגורם לשבירת החסר וכן הלאה.

2.5 הזרקת התמצקות ישירה
הזרקת התמצקות ישירה היא טכנולוגיית דפוס שפותחה על ידי ETH ציריך: מים ממיסים, אבקת קרמיקה ותוספים אורגניים מעורבבים במלואם ליצירת תמיסה יציבה מבחינה אלקטרוסטטית, בעלת צמיגות נמוכה, בעלת תוכן מוצק גבוה, אותה ניתן לשנות על ידי הוספת pH של Slurry או כימיקלים שמגדילים את ריכוז האלקטרוליטים, ואז השטיפה מוזרקת לתוך תבנית לא נקבוביות.

לשלוט על התקדמות התגובות הכימיות במהלך התהליך.התגובה לפני הזרקה מתבצעת באיטיות, צמיגות התרחיץ נשמרת נמוכה, והתגובה מואצת לאחר ההזרקה, התרחיץ מתמצק, התרחיץ הנוזל הופך לגוף מוצק.לגוף הירוק שהתקבל יש תכונות מכניות טובות והחוזק יכול להגיע ל-5kPa.הגוף הירוק עובר יציקה, מיובש ומסינטר ליצירת חלק קרמי מהצורה הרצויה.

היתרונות שלו הם שהוא לא צריך או צריך רק כמות קטנה של תוספים אורגניים (פחות מ-1%), הגוף הירוק לא צריך להיות מסיר שומנים, צפיפות הגוף הירוק אחידה, הצפיפות היחסית גבוהה (55%~ 70%), והוא יכול ליצור חלקי קרמיקה גדולים ומורכבים.החיסרון שלו הוא שהתוספים יקרים, ובדרך כלל משתחרר גז במהלך התגובה.

2.6 הזרקה
הזרקה משמשת זה מכבר בייצור מוצרי פלסטיק וביציקת תבניות מתכת.תהליך זה משתמש בריפוי בטמפרטורה נמוכה של חומרים אורגניים תרמופלסטיים או בריפוי בטמפרטורה גבוהה של חומרים אורגניים תרמוסטיים.את האבקה והמנשא האורגני מערבבים בציוד ערבוב מיוחד, ואז מוזרקים לתבנית בלחץ גבוה (עשרות עד מאות MPa).בשל לחץ הדפוס הגדול, לחסר שהתקבלו יש ממדים מדויקים, חלקות גבוהה ומבנה קומפקטי;השימוש בציוד דפוס מיוחד משפר מאוד את יעילות הייצור.

בסוף שנות ה-70 ותחילת שנות ה-80 של המאה ה-20 יושם תהליך ההזרקה ליציקת חלקי קרמיקה.תהליך זה מממש את יציקת הפלסטיק של חומרים עקרים על ידי הוספת כמות גדולה של חומר אורגני, שהוא תהליך נפוץ של יצוק פלסטי קרמי.בטכנולוגיית הזרקה, בנוסף לשימוש בחומרים אורגניים תרמופלסטיים (כגון פוליאתילן, פוליסטירן), אורגניים תרמוסטיים (כגון שרף אפוקסי, שרף פנולי), או פולימרים מסיסים במים כחומר הקושר העיקרי, יש צורך להוסיף כמויות מסוימות של תהליך עזרים כגון פלסטיים, חומרי סיכה וחומרי צימוד לשיפור נזילות מתלי ההזרקה הקרמיים ולהבטחת איכות הגוף המעוצב בהזרקה.

לתהליך ההזרקה יש את היתרונות של רמה גבוהה של אוטומציה וגודל מדויק של ריק הדפוס.עם זאת, התכולה האורגנית בגוף הירוק של חלקי קרמיקה יצוקים בהזרקה גבוהה עד 50 ווליום%.לוקח זמן רב, אפילו מספר ימים עד עשרות ימים, לסלק את החומרים האורגניים הללו בתהליך הסינטר שלאחר מכן, וקל לגרום לפגמים באיכות.

2.7 הזרקה קולואידית
על מנת לפתור את הבעיות של הכמות הגדולה של החומר האורגני שנוסף והקושי לבטל את הקשיים בתהליך ההזרקה המסורתי, הציעה אוניברסיטת צינגואה ביצירתיות תהליך חדש להזרקה קולואידלית של קרמיקה, ופיתחה באופן עצמאי אב טיפוס להזרקה קולואידית. כדי לממש את ההזרקה של תרחיץ קרמי עקר.יוצר.

הרעיון הבסיסי הוא לשלב יציקה קולואידלית עם הזרקה, תוך שימוש בציוד הזרקה קנייני וטכנולוגיית ריפוי חדשה המסופקת על ידי תהליך היציקה הקולואידלית במקום.תהליך חדש זה משתמש בפחות מ-4% משקל של חומר אורגני.כמות קטנה של מונומרים או תרכובות אורגניות בתרחיף על בסיס מים משמשת כדי לגרום לפילמור מהיר של מונומרים אורגניים לאחר הזרקה לתוך התבנית ליצירת שלד רשת אורגני, העוטף את האבקה הקרמית באופן שווה.ביניהן, לא רק זמן ההסבה מתקצר מאוד, אלא גם האפשרות לסדקים של הספיגה מצטמצמת מאוד.

יש הבדל עצום בין הזרקה של קרמיקה ליציקה קולואידית.ההבדל העיקרי הוא שהראשון שייך לקטגוריה של דפוס פלסטיק, והשני שייך ליציקת תרחיץ, כלומר, אין לסלרי פלסטיות והיא חומר עקר.מכיוון שלתרחיץ אין פלסטיות ביציקה קולואידית, לא ניתן לאמץ את הרעיון המסורתי של הזרקה קרמית.אם יציקה קולואידית משולבת עם הזרקה, הזרקה קולואידלית של חומרים קרמיים מבוצעת על ידי שימוש בציוד הזרקה קנייני וטכנולוגיית ריפוי חדשה הניתנת בתהליך יציקה קולואידלית במקום.

התהליך החדש של הזרקה קולואידית של קרמיקה שונה מיציקה קולואידית כללית ומיציקה מסורתית.היתרון של רמה גבוהה של אוטומציה של יציקה הוא סובלימציה איכותית של תהליך היציקה הקולואידלית, שתהפוך לתקווה לתיעוש של קרמיקה הייטק.