Kilenc precíziós öntési eljárás cirkónium-oxid kerámiákból

Kilenc precíziós öntési eljárás cirkónium-oxid kerámiákból
A fröccsöntési folyamat összekötő szerepet játszik a kerámia anyagok teljes előkészítési folyamatában, és kulcsa a kerámia anyagok és alkatrészek teljesítmény-megbízhatóságának és gyártási megismételhetőségének biztosításában.
A társadalom fejlődésével a hagyományos kerámiák hagyományos kézi dagasztási módszere, kerékalakítási módja, fugázási módja stb. már nem tudja kielégíteni a modern társadalom előállítási és finomítási igényeit, így egy új formázási eljárás született.A ZrO2 finomkerámia anyagokat a következő 9 formázási eljárásban használják széles körben (2 féle száraz és 7 féle nedves eljárás):

1. Száraz fröccsöntés

1.1 Száraz préselés

A száraz préselés nyomást használ a kerámiapor test bizonyos formájára préselésére.Lényege, hogy külső erő hatására a porszemcsék egymáshoz közelednek a formában, és a belső súrlódás révén szilárdan egyesülnek, hogy megtartsanak egy bizonyos formát.A szárazon préselt zöldtestek fő hibája a kipattogzás, amely a porok közötti belső súrlódásból, valamint a porok és a formafal közötti súrlódásból adódik, ami a testen belüli nyomásveszteséget eredményezi.

A száraz préselés előnyei, hogy a zöld test mérete pontos, a művelet egyszerű, és kényelmes a gépesített működés megvalósítása;a zöld száraz préselésnél kisebb a nedvesség- és kötőanyag-tartalom, kicsi a szárítási és égetési zsugorodás.Főleg egyszerű formájú termékek kialakítására szolgál, kicsi a képaránya.A száraz préselés hátránya a penészkopás okozta megnövekedett gyártási költség.

1.2 Izosztatikus préselés

Az izosztatikus préselés a hagyományos szárazsajtolás alapján kifejlesztett speciális alakítási eljárás.Folyadékátviteli nyomást használ, hogy minden irányból egyenletes nyomást fejtsen ki a porra a rugalmas forma belsejében.A folyadék belső nyomásának konzisztenciája miatt a por minden irányban azonos nyomást visel, így elkerülhető a zöldtest sűrűségbeli különbsége.

Az izosztatikus préselés nedves zsákos izosztatikus préselésre és szárazzsákos izosztatikus préselésre oszlik.A nedves zsákos izosztatikus préselés bonyolult formájú termékeket készíthet, de csak szakaszosan.A szárazzsákos izosztatikus préselés automatikus folyamatos működést valósíthat meg, de csak egyszerű formájú, például négyzet-, kerek- és cső keresztmetszetű termékeket hozhat létre.Izosztatikus préseléssel egységes és sűrű zöld testet kaphatunk, kis égetési zsugorodás és egyenletes zsugorodás minden irányban, de a berendezés bonyolult és drága, a gyártási hatékonyság pedig nem magas, és csak speciális anyagok előállítására alkalmas. követelményeknek.

2. Nedves alakítás

2.1 Fugázás
A fugázási folyamat hasonló a szalagöntéshez, a különbség az, hogy az öntési folyamat magában foglalja a fizikai dehidratálási folyamatot és a kémiai koagulációs folyamatot.A fizikai dehidratáció eltávolítja a vizet a zagyból a porózus gipszforma kapilláris hatása révén.A felületi CaSO4 oldódása során keletkező Ca2+ növeli a zagy ionerősségét, ami a zagy flokkulálódását eredményezi.
Fizikai dehidratáció és kémiai koaguláció hatására a kerámiapor részecskék lerakódnak a gipszforma falára.A fugázás alkalmas nagyméretű, összetett formájú kerámia alkatrészek készítésére, de a zöld test minősége, beleértve az alakot, sűrűséget, szilárdságot stb., rossz, a dolgozók munkaintenzitása magas, és nem megfelelő automatizált műveletekhez.

2.2 Meleg présöntés
A forró présöntés során a kerámiaport kötőanyaggal (paraffinnal) kell keverni viszonylag magas hőmérsékleten (60-100 ℃), hogy zagyot kapjunk a forró présöntéshez.A szuszpenziót sűrített levegő hatására befecskendezik a fémformába, és a nyomást fenntartják.Lehűtés, formázás, hogy nyers viaszot kapjunk, a viasz nyersdarabot inert por védelme alatt viaszmentesítjük, hogy zöld testet kapjunk, és a zöld testet magas hőmérsékleten szinterelik, hogy porcelánt kapjunk.

A forró présöntéssel kialakított zöld test pontos méretekkel, egységes belső szerkezettel, kisebb penészkopással és magas gyártási hatékonysággal rendelkezik, és különféle alapanyagokhoz alkalmas.A viaszzagy és a forma hőmérsékletét szigorúan ellenőrizni kell, különben befecskendezést vagy deformációt okoz, így nem alkalmas nagy alkatrészek gyártására, valamint a kétlépcsős égetési folyamat bonyolult és magas az energiafogyasztás.

2.3 Szalagöntés
A szalagöntés során a kerámiaport nagy mennyiségű szerves kötőanyaggal, lágyítószerrel, diszpergálószerrel stb. kell teljesen összekeverni, hogy folyékony viszkózus iszapot kapjunk, a zagyot az öntőgép garatába kell önteni, és a vastagság szabályozására kaparót kell használni.Az adagolófúvókán keresztül kifolyik a szállítószalagra, és szárítás után nyerik ki a fóliát.

Ez az eljárás filmanyagok készítésére alkalmas.A jobb rugalmasság érdekében nagy mennyiségű szerves anyagot adunk hozzá, és szigorúan ellenőrizni kell a folyamat paramétereit, különben könnyen okozhat hibákat, például hámlást, csíkokat, alacsony filmszilárdságot vagy nehéz hámlást.A felhasznált szerves anyagok mérgezőek és környezetszennyezést okoznak, ezért a környezetszennyezés csökkentése érdekében lehetőség szerint nem mérgező vagy kevésbé mérgező rendszert kell alkalmazni.

2.4 Gél fröccsöntés
A gél fröccsöntési technológia egy új kolloid gyors prototípusgyártási eljárás, amelyet először az Oak Ridge National Laboratory kutatói találtak fel az 1990-es évek elején.Ennek lényege a szerves monomer oldatok használata, amelyek nagy szilárdságú, oldalirányban kötött polimer-oldószeres gélekké polimerizálódnak.

Szerves monomerek oldatában feloldott kerámiapor szuszpenziót öntőformába öntik, és a monomer keverék polimerizálva zselésített részt képez.Mivel az oldalirányban kötött polimer-oldószer csak 10-20% (tömegfrakció) polimert tartalmaz, a gél részből az oldószer könnyen eltávolítható szárítási lépéssel.Ugyanakkor a polimerek oldalirányú kapcsolata miatt a polimerek nem vándorolhatnak az oldószerrel a szárítási folyamat során.

Ezzel a módszerrel egyfázisú és kompozit kerámia alkatrészeket lehet gyártani, amelyekből komplex alakú, kvázi háló méretű kerámia alkatrészeket lehet kialakítani, és zöldszilárdsága akár 20-30Mpa vagy annál is nagyobb, ami újrafeldolgozható.Ennek a módszernek a fő problémája, hogy az embriótest zsugorodási sebessége viszonylag magas a tömörítési folyamat során, ami könnyen az embriótest deformálódásához vezet;egyes szerves monomerek oxigéngátlást mutatnak, ami a felület leválását és leesését okozza;a hőmérséklet által kiváltott szerves monomer polimerizációs folyamat miatt, ami A hőmérsékleti borotválkozás belső feszültség kialakulásához vezet, ami a nyersdarabok törését és így tovább.

2.5 Közvetlen megszilárdításos fröccsöntés
A közvetlen megszilárdításos fröccsöntés az ETH Zurich által kifejlesztett fröccsöntési technológia: az oldószeres víz, a kerámiapor és a szerves adalékanyagok teljesen összekeverve elektrosztatikusan stabil, alacsony viszkozitású, nagy szilárdanyag-tartalmú iszap keletkezik, amely a zagy pH-jának vagy vegyszerek hozzáadásával változtatható. amelyek növelik az elektrolit koncentrációját, akkor a szuszpenziót egy nem porózus formába fecskendezik.

A folyamat során a kémiai reakciók lefolyásának szabályozása.A fröccsöntés előtti reakció lassan megy végbe, a zagy viszkozitását alacsonyan tartják, a fröccsöntés után pedig felgyorsul a reakció, a zagy megszilárdul, és a folyékony zagy szilárd testté alakul.A kapott zöld test jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, szilárdsága elérheti az 5 kPa-t.A zöld testet kibontják, megszárítják és szinterelik, hogy a kívánt alakú kerámia alkatrészt kapják.

Előnye, hogy nem, vagy csak kis mennyiségű szerves adalékanyagot igényel (kevesebb, mint 1%), a zöldtestet nem kell zsírtalanítani, a zöldtest sűrűsége egyenletes, a relatív sűrűsége magas (55%~ 70%), és nagy méretű és összetett formájú kerámia alkatrészeket képezhet.Hátránya, hogy az adalékanyagok drágák, és a reakció során általában gáz szabadul fel.

2.6 Fröccsöntés
A fröccsöntést régóta használják műanyag termékek és fémformák öntésére.Ez az eljárás a hőre lágyuló szerves anyagok alacsony hőmérsékletű kikeményítését vagy a hőre keményedő szerves anyagok magas hőmérsékletű térhálósítását alkalmazza.A port és a szerves hordozót speciális keverőberendezésben összekeverik, majd nagy nyomással (tíz-száz MPa) a formába fecskendezik.A nagy formázási nyomásnak köszönhetően a kapott nyersdarabok pontos méretekkel, nagy simasággal és kompakt szerkezettel rendelkeznek;a speciális fröccsöntő berendezések használata nagymértékben javítja a gyártás hatékonyságát.

Az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején a fröccsöntési eljárást kerámia alkatrészek öntésére alkalmazták.Ez az eljárás a meddő anyagok plasztikus öntését valósítja meg nagy mennyiségű szerves anyag hozzáadásával, ami egy általános kerámia-műanyag öntési eljárás.A fröccsöntési technológiában a hőre lágyuló szerves anyagok (például polietilén, polisztirol), hőre keményedő szerves anyagok (például epoxigyanta, fenolgyanta) vagy vízben oldódó polimerek fő kötőanyagként történő felhasználása mellett bizonyos mennyiségű eljárást kell hozzáadni. segédanyagok, például lágyítók, kenőanyagok és kapcsolószerek, amelyek javítják a kerámia fröccsszuszpenzió folyékonyságát és biztosítják a fröccsöntött test minőségét.

A fröccsöntési folyamat előnye a nagyfokú automatizálás és a fröccsöntési nyersdarab pontos mérete.A fröccsöntött kerámia alkatrészek zöld testének szerves tartalma azonban eléri az 50 térfogatszázalékot.A későbbi szinterezési folyamat során ezeknek a szerves anyagoknak a eltávolítása hosszú időbe telik, akár több naptól több tucatig, és könnyen előfordulhat minőségi hiba.

2.7 Kolloid fröccsöntés
A nagy mennyiségű hozzáadott szerves anyag és a hagyományos fröccsöntési eljárás nehézségeinek kiküszöbölésének problémáinak megoldása érdekében a Tsinghua Egyetem kreatívan új eljárást javasolt a kerámiák kolloid fröccsöntésére, és önállóan kifejlesztett egy kolloid fröccsöntési prototípust. hogy megvalósítsák a meddő kerámiaszuszpenzió befecskendezését.alakítás.

Az alapötlet a kolloid fröccsöntéssel való kombinálása, szabadalmaztatott fröccsöntő berendezés és a kolloid in situ megszilárdítási eljárás által biztosított új kikeményítési technológia felhasználásával.Ez az új eljárás kevesebb, mint 4 tömeg% szerves anyagot használ fel.A vízbázisú szuszpenzióban lévő kis mennyiségű szerves monomert vagy szerves vegyületet a szerves monomerek polimerizációjának gyors indukálására használják fel a formába injektálás után, hogy szerves hálóvázat képezzenek, amely egyenletesen beburkolja a kerámiaport.Közülük nemcsak a gyantamentesítés ideje rövidül le nagymértékben, hanem a gyantamentesítés repedésének lehetősége is.

Óriási különbség van a kerámia fröccsöntés és a kolloid fröccsöntés között.A fő különbség az, hogy az előbbi a műanyagöntvény, az utóbbi pedig a szuszpenzió kategóriájába tartozik, vagyis a hígtrágyának nincs plaszticitása, meddő anyag.Mivel a szuszpenziónak nincs plaszticitása a kolloid öntés során, a kerámia fröccsöntés hagyományos ötlete nem fogadható el.Ha a kolloid öntést fröccsöntéssel kombinálják, akkor a kerámia anyagok kolloid fröccsöntése szabadalmaztatott fröccsöntő berendezés és a kolloid in situ öntési eljárás által biztosított új kikeményítési technológia felhasználásával valósul meg.

A kerámiák kolloid fröccsöntésének új eljárása eltér az általános kolloid fröccsöntéstől és a hagyományos fröccsöntéstől.A magas fokú fröccsöntési automatizálás előnye a kolloid formázási folyamat minőségi szublimációja, amely a csúcstechnológiás kerámiák iparosításának reménye lesz.