Üheksa tsirkooniumoksiidi keraamika täppisvormimisprotsessi

Üheksa tsirkooniumoksiidi keraamika täppisvormimisprotsessi
Vormimisprotsess mängib ühendavat rolli kogu keraamiliste materjalide ettevalmistusprotsessis ning on võtmeks keraamiliste materjalide ja komponentide töökindluse ja tootmise korratavuse tagamisel.
Ühiskonna arenguga ei suuda traditsioonilise keraamika traditsiooniline käsitsi sõtkumise meetod, rataste vormimismeetod, vuukimismeetod jne enam vastata kaasaegse ühiskonna vajadustele tootmise ja täiustamise osas, mistõttu sündis uus vormimisprotsess.ZrO2 peenkeraamilisi materjale kasutatakse laialdaselt 9 tüüpi vormimisprotsessides (2 tüüpi kuivmeetodit ja 7 tüüpi märgmeetodit):

1. Kuivvormimine

1.1 Kuivpressimine

Kuivpressimisel kasutatakse survet keraamilise pulbri pressimiseks teatud kehakujuliseks.Selle olemus seisneb selles, et välise jõu mõjul lähenevad pulbriosakesed vormis üksteisele ja on sisehõõrdumisega kindlalt ühendatud, et säilitada teatud kuju.Kuivpressitud haljaskehade peamine defekt on lõhenemine, mis on tingitud pulbrite vahelisest sisehõõrdumisest ning pulbrite ja vormiseina vahelisest hõõrdumisest, mille tulemuseks on rõhukadu korpuses.

Kuivpressimise eelised on see, et rohelise korpuse suurus on täpne, toiming on lihtne ja mugav on mehhaniseeritud töö teostamine;niiskuse ja sideaine sisaldus rohelisel kuivpressimisel on väiksem ning kuivamise ja põletamise kokkutõmbumine on väike.Seda kasutatakse peamiselt lihtsa kujuga toodete moodustamiseks ja kuvasuhe on väike.Kuivpressimise puuduseks on hallituse kulumisest tingitud suurenenud tootmiskulud.

1.2 Isostaatiline pressimine

Isostaatiline pressimine on spetsiaalne vormimismeetod, mis on välja töötatud traditsioonilise kuivpressimise baasil.See kasutab vedeliku ülekandesurvet, et avaldada elastses vormis olevale pulbrile ühtlaselt survet kõigist suundadest.Vedeliku siserõhu konsistentsi tõttu kannab pulber kõikides suundades sama rõhku, seega on võimalik vältida rohelise keha tiheduse erinevust.

Isostaatiline pressimine jaguneb märgkoti isostaatiliseks pressimiseks ja kuivkoti isostaatiliseks pressimiseks.Märgkoti isostaatiline pressimine võib moodustada keeruka kujuga tooteid, kuid see võib töötada ainult katkendlikult.Kuivkoti isostaatiline pressimine võib realiseerida automaatse pideva töö, kuid võib moodustada ainult lihtsa kujuga tooteid, nagu ruudukujuline, ümmargune ja torukujuline ristlõige.Isostaatilise pressimisega on võimalik saada ühtlane ja tihe roheline keha, millel on väike põlemiskahanemine ja ühtlane kokkutõmbumine kõikides suundades, kuid seadmed on keerulised ja kallid ning tootmise efektiivsus ei ole kõrge ning sobib ainult spetsiaalsete materjalide tootmiseks. nõuded.

2. Märgvormimine

2.1 Vuukimine
Vuukimise vormimisprotsess sarnaneb lindivaluga, erinevus seisneb selles, et vormimisprotsess hõlmab füüsilist dehüdratsiooniprotsessi ja keemilist koagulatsiooni.Füüsiline dehüdratsioon eemaldab lägas oleva vee poorse kipsvormi kapillaartegevuse kaudu.Pinnapealse CaSO4 lahustumisel tekkiv Ca2+ suurendab lobri ioontugevust, mille tulemuseks on lobri flokulatsioon.
Füüsikalise dehüdratsiooni ja keemilise koagulatsiooni toimel sadestuvad keraamilised pulbri osakesed kipsvormi seinale.Vuukimine sobib keeruka kujuga suuremahuliste keraamiliste detailide valmistamiseks, kuid haljaskeha kvaliteet, sealhulgas kuju, tihedus, tugevus jne, on halb, töötajate töömahukus on kõrge ja see ei sobi. automatiseeritud toimingute jaoks.

2.2 Kuum survevalu
Kuumvaluvalu seisneb keraamilise pulbri segamises sideainega (parafiin) suhteliselt kõrgel temperatuuril (60–100 ℃), et saada kuumvalamiseks suspensiooni.Suspensioon süstitakse suruõhu toimel metallvormi ja rõhku hoitakse.Jahutamine, vormist eemaldamine vahatooriku saamiseks, vahatoorik vahatatakse inertse pulbri kaitse all, et saada roheline keha, ja roheline keha paagutatakse kõrgel temperatuuril, et saada portselan.

Kuumvaluvalamisel moodustatud rohelisel korpusel on täpsed mõõtmed, ühtlane sisemine struktuur, vähem hallituse kulumist ja kõrge tootmistõhusus ning see sobib erinevatele toorainetele.Vaha läga ja vormi temperatuuri tuleb rangelt kontrollida, vastasel juhul põhjustab see sissepritse või deformatsiooni, mistõttu see ei sobi suurte osade valmistamiseks ning kaheetapiline põletusprotsess on keeruline ja energiakulu suur.

2.3 Lindi valamine
Lintvalamine seisneb keraamilise pulbri täielikus segamises suure koguse orgaaniliste sideainete, plastifikaatorite, dispergeerivate ainete jms, et saada voolav viskoosne suspensioon, lisada lobri valumasina punkrisse ja kasutada paksuse reguleerimiseks kaabitsat.See voolab läbi etteandeotsiku konveierilindile ja kiletoorik saadakse pärast kuivatamist.

See protsess sobib kilematerjalide valmistamiseks.Parema painduvuse saavutamiseks lisatakse suures koguses orgaanilist ainet ja protsessi parameetreid tuleb rangelt kontrollida, vastasel juhul põhjustab see kergesti defekte, nagu koorumine, triibud, madal kile tugevus või raske koorumine.Kasutatav orgaaniline aine on mürgine ja põhjustab keskkonnareostust ning keskkonnareostuse vähendamiseks tuleks võimalikult palju kasutada mittetoksilisi või vähemtoksilisi süsteeme.

2.4 Geeli survevalu
Geeli survevalutehnoloogia on uus kolloidne kiire prototüüpimisprotsess, mille leiutasid esmakordselt Oak Ridge'i riikliku labori teadlased 1990. aastate alguses.Selle tuumaks on orgaaniliste monomeeride lahuste kasutamine, mis polümeriseeritakse ülitugevateks külgmiselt seotud polümeer-lahustigeelideks.

Orgaaniliste monomeeride lahuses lahustatud keraamilise pulbri suspensioon valatakse vormi ja monomeeride segu polümeriseerub, moodustades geelistunud osa.Kuna külgseotud polümeer-lahusti sisaldab ainult 10–20% (massifraktsioon) polümeeri, on geeliosast lahustit lihtne kuivatamisetapiga eemaldada.Samal ajal ei saa polümeerid polümeeride külgühenduse tõttu kuivatusprotsessi käigus koos lahustiga migreeruda.

Seda meetodit saab kasutada ühefaasiliste ja komposiitkeraamiliste osade tootmiseks, mis võivad moodustada keeruka kujuga, kvaasivõrgu suurusega keraamilisi osi ja mille roheline tugevus on 20–30 Mpa või rohkem, mida saab ümber töödelda.Selle meetodi põhiprobleemiks on see, et embrüo keha kokkutõmbumiskiirus on tihendamise protsessis suhteliselt kõrge, mis viib kergesti embrüo keha deformatsioonini;mõnel orgaanilisel monomeeril on hapniku inhibeerimine, mis põhjustab pinna koorumist ja mahakukkumist;temperatuurist põhjustatud orgaanilise monomeeri polümerisatsiooniprotsessi tõttu põhjustab temperatuuri raseerimine sisemise pinge olemasolu, mis põhjustab toorikute purunemise ja nii edasi.

2.5 Otsene tahkumine survevalu
Otsese tahkestamise survevalu on ETH Zürichi poolt välja töötatud vormimistehnoloogia: lahustivesi, keraamiline pulber ja orgaanilised lisandid segatakse täielikult, et moodustada elektrostaatiliselt stabiilne, madala viskoossusega ja suure tahke sisaldusega suspensioon, mida saab muuta, lisades läga pH-d või kemikaale. mis suurendavad elektrolüüdi kontsentratsiooni, siis süstitakse suspensioon mittepoorsesse vormi.

Kontrollige keemiliste reaktsioonide kulgu protsessi ajal.Reaktsioon enne survevalu viiakse läbi aeglaselt, lobri viskoossus hoitakse madalal ja reaktsioon kiirendatakse pärast survevalu, suspensioon tahkub ja vedel suspensioon muudetakse tahkeks kehaks.Saadud roheline keha on heade mehaaniliste omadustega ja tugevus võib ulatuda 5kPa-ni.Roheline korpus demonteeritakse, kuivatatakse ja paagutatakse, et moodustada soovitud kujuga keraamiline osa.

Selle eelised on see, et see ei vaja või vajab ainult väikest kogust orgaanilisi lisandeid (alla 1%), rohelist keha ei pea rasvatustama, rohelise keha tihedus on ühtlane, suhteline tihedus on kõrge (55%~). 70%) ning see võib moodustada suuremõõtmelisi ja keeruka kujuga keraamilisi osi.Selle puuduseks on see, et lisandid on kallid ja reaktsiooni käigus eraldub üldiselt gaasi.

2.6 Survevalu
Injektsioonvalu on pikka aega kasutatud plasttoodete ja metallvormide vormimisel.Selles protsessis kasutatakse termoplastiliste orgaaniliste ainete kõvastamist madalal temperatuuril või termoreaktiivsete orgaaniliste ainete kõrgel temperatuuril kõvenemist.Pulber ja orgaaniline kandja segatakse spetsiaalses segamisseadmes ning süstitakse seejärel kõrge rõhu all (kümned kuni sadu MPa) vormi.Tänu suurele vormimisrõhule on saadud toorikud täpsete mõõtmetega, suure sileduse ja kompaktse struktuuriga;spetsiaalsete vormimisseadmete kasutamine parandab oluliselt tootmise efektiivsust.

1970. aastate lõpus ja 1980. aastate alguses rakendati keraamiliste detailide vormimisel survevaluprotsessi.See protsess realiseerib viljatute materjalide plastivormimise, lisades suures koguses orgaanilist ainet, mis on tavaline keraamilise plasti vormimise protsess.Survevalutehnoloogias on lisaks termoplastiliste orgaaniliste ainete (nagu polüetüleen, polüstüreen), termoreaktiivsete orgaaniliste ainete (nagu epoksüvaik, fenoolvaik) või vees lahustuvate polümeeride kasutamisele peamise sideainena vaja lisada teatud kogused protsessi abivahendid, nagu plastifikaatorid, määrdeained ja sidumisained, et parandada keraamilise survesuspensiooni voolavust ja tagada survevalu korpuse kvaliteet.

Survevalu protsessi eeliseks on kõrge automatiseerituse tase ja vormitooriku täpne suurus.Survevormitud keraamiliste detailide rohelise korpuse orgaaniline sisaldus on aga koguni 50 mahu%.Nende orgaaniliste ainete kõrvaldamine järgnevas paagutamisprotsessis võtab kaua aega, isegi mitu päeva kuni kümneid päevi, ja on lihtne tekitada kvaliteedivigu.

2.7 Kolloidne survevalu
Suure lisatava orgaanilise aine koguse ja traditsioonilise survevaluprotsessi raskuste kõrvaldamise probleemide lahendamiseks pakkus Tsinghua ülikool loovalt välja keraamika kolloidse survevalu uue protsessi ja töötas iseseisvalt välja kolloidse survevalu prototüübi. viljatu keraamilise läga süstimise realiseerimiseks.moodustamine.

Põhiidee on kombineerida kolloidvalu survevaluga, kasutades patenteeritud süstimisseadmeid ja uut kõvendustehnoloogiat, mida pakub kolloidne in situ tahkestamisvormimisprotsess.See uus protsess kasutab vähem kui 4 massiprotsenti orgaanilist ainet.Väikest kogust veepõhises suspensioonis olevaid orgaanilisi monomeere või orgaanilisi ühendeid kasutatakse orgaaniliste monomeeride kiireks polümerisatsiooni esilekutsumiseks pärast vormi süstimist, moodustades orgaanilise võrguskeleti, mis mähib ühtlaselt keraamilise pulbri.Nende hulgas ei lühene oluliselt mitte ainult kummi eemaldamise aeg, vaid ka demmide eemaldamise pragunemise võimalus.

Keraamika survevalu ja kolloidvormimise vahel on tohutu erinevus.Peamine erinevus seisneb selles, et esimene kuulub plastivormimise kategooriasse ja teine ​​​​logavormimise kategooriasse, see tähendab, et lobril puudub plastilisus ja see on viljatu materjal.Kuna suspensioonil ei ole kolloidvormimisel plastilisust, ei saa traditsioonilist keraamilise survevalu ideed omaks võtta.Kui kolloidvormimine on kombineeritud survevaluga, teostatakse keraamiliste materjalide kolloidne survevalu, kasutades patenteeritud süstimisseadmeid ja uut kõvendustehnoloogiat, mida pakub kolloidne in situ vormimisprotsess.

Keraamika kolloidse survevalu uus protsess erineb üldisest kolloidvormimisest ja traditsioonilisest survevalust.Kõrge vormimisautomaatika eeliseks on kolloidvormimisprotsessi kvalitatiivne sublimatsioon, millest saab kõrgtehnoloogilise keraamika industrialiseerimise lootus.