Siyam na precision molding na proseso ng zirconia ceramics

Siyam na precision molding na proseso ng zirconia ceramics
Ang proseso ng paghubog ay gumaganap ng isang pag-uugnay na papel sa buong proseso ng paghahanda ng mga ceramic na materyales, at ito ang susi sa pagtiyak ng pagiging maaasahan ng pagganap at pag-uulit ng produksyon ng mga ceramic na materyales at mga bahagi.
Sa pag-unlad ng lipunan, ang tradisyunal na paraan ng pagmamasa ng kamay, paraan ng pagbuo ng gulong, pamamaraan ng grouting, atbp. ng mga tradisyunal na keramika ay hindi na matugunan ang mga pangangailangan ng modernong lipunan para sa produksyon at pagpipino, kaya isang bagong proseso ng paghubog ang ipinanganak.Ang mga pinong ceramic na materyales ng ZrO2 ay malawakang ginagamit sa sumusunod na 9 na uri ng mga proseso ng paghubog (2 uri ng mga dry method at 7 uri ng wet method):

1. Dry molding

1.1 Dry pressing

Gumagamit ang dry pressing ng pressure para mapindot ang ceramic powder sa isang tiyak na hugis ng katawan.Ang kakanyahan nito ay na sa ilalim ng pagkilos ng panlabas na puwersa, ang mga particle ng pulbos ay lumalapit sa isa't isa sa amag, at matatag na pinagsama ng panloob na alitan upang mapanatili ang isang tiyak na hugis.Ang pangunahing depekto sa mga dry-pressed green na katawan ay spallation, na dahil sa panloob na alitan sa pagitan ng mga pulbos at alitan sa pagitan ng mga pulbos at pader ng amag, na nagreresulta sa pagkawala ng presyon sa loob ng katawan.

Ang mga bentahe ng dry pressing ay ang sukat ng berdeng katawan ay tumpak, ang operasyon ay simple, at ito ay maginhawa upang mapagtanto ang mekanisadong operasyon;ang nilalaman ng moisture at binder sa green dry pressing ay mas mababa, at ang pagpapatuyo at pagpapaputok ay maliit.Ito ay pangunahing ginagamit upang bumuo ng mga produkto na may mga simpleng hugis, at ang aspect ratio ay maliit.Ang tumaas na gastos sa produksyon na dulot ng pagkasuot ng amag ay ang kawalan ng dry pressing.

1.2 Isostatic pressing

Ang Isostatic pressing ay isang espesyal na paraan ng pagbuo na binuo batay sa tradisyonal na dry pressing.Gumagamit ito ng fluid transmission pressure para pantay-pantay ang pressure sa powder sa loob ng elastic mold mula sa lahat ng direksyon.Dahil sa pare-pareho ng panloob na presyon ng likido, ang pulbos ay nagdadala ng parehong presyon sa lahat ng direksyon, kaya ang pagkakaiba sa density ng berdeng katawan ay maaaring iwasan.

Ang isostatic pressing ay nahahati sa wet bag isostatic pressing at dry bag isostatic pressing.Ang wet bag isostatic pressing ay maaaring makabuo ng mga produkto na may kumplikadong mga hugis, ngunit maaari lamang itong gumana nang paulit-ulit.Magagawa ng dry bag isostatic pressing ang awtomatikong tuluy-tuloy na operasyon, ngunit maaari lamang bumuo ng mga produkto na may mga simpleng hugis gaya ng square, round, at tubular cross-sections.Ang Isostatic pressing ay maaaring makakuha ng isang pare-pareho at siksik na berdeng katawan, na may maliit na pagpapaputok ng pag-urong at pare-parehong pag-urong sa lahat ng direksyon, ngunit ang kagamitan ay kumplikado at mahal, at ang produksyon na kahusayan ay hindi mataas, at ito ay angkop lamang para sa produksyon ng mga materyales na may espesyal na kinakailangan.

2. Basa na bumubuo

2.1 Grouting
Ang proseso ng paghuhulma ng grouting ay katulad ng paghahagis ng tape, ang pagkakaiba ay ang proseso ng paghubog ay kinabibilangan ng pisikal na proseso ng pag-aalis ng tubig at proseso ng kemikal na coagulation.Inaalis ng pisikal na dehydration ang tubig sa slurry sa pamamagitan ng pagkilos ng maliliit na ugat ng porous gypsum mold.Ang Ca2+ na nabuo sa pamamagitan ng paglusaw ng ibabaw na CaSO4 ay nagpapataas ng ionic na lakas ng slurry, na nagreresulta sa flocculation ng slurry.
Sa ilalim ng pagkilos ng physical dehydration at chemical coagulation, ang mga ceramic powder particle ay idineposito sa dyipsum mold wall.Ang grouting ay angkop para sa paghahanda ng mga malalaking bahagi ng ceramic na may kumplikadong mga hugis, ngunit ang kalidad ng berdeng katawan, kabilang ang hugis, density, lakas, atbp., ay mahirap, ang lakas ng paggawa ng mga manggagawa ay mataas, at hindi ito angkop. para sa mga awtomatikong operasyon.

2.2 Mainit na die casting
Ang hot die casting ay paghaluin ang ceramic powder na may binder (paraffin) sa medyo mataas na temperatura (60~100 ℃) para makakuha ng slurry para sa hot die casting.Ang slurry ay iniksyon sa metal na amag sa ilalim ng pagkilos ng naka-compress na hangin, at ang presyon ay pinananatili.Paglamig, demoulding upang makakuha ng wax blangko, ang wax blangko ay dewaxed sa ilalim ng proteksyon ng isang inert powder upang makakuha ng isang berdeng katawan, at ang berdeng katawan ay sintered sa mataas na temperatura upang maging porselana.

Ang berdeng katawan na nabuo sa pamamagitan ng mainit na die casting ay may mga tiyak na sukat, pare-parehong panloob na istraktura, hindi gaanong pagkasuot ng amag at mataas na kahusayan sa produksyon, at angkop para sa iba't ibang hilaw na materyales.Ang temperatura ng wax slurry at ang amag ay kailangang mahigpit na kontrolin, kung hindi, ito ay magdudulot sa ilalim ng iniksyon o pagpapapangit, kaya hindi ito angkop para sa paggawa ng malalaking bahagi, at ang dalawang hakbang na proseso ng pagpapaputok ay kumplikado at ang pagkonsumo ng enerhiya ay mataas.

2.3 Paghahagis ng tape
Ang tape casting ay upang ganap na paghaluin ang ceramic powder na may malaking halaga ng mga organic binder, plasticizer, dispersant, atbp. upang makakuha ng flowable viscous slurry, idagdag ang slurry sa hopper ng casting machine, at gumamit ng scraper para kontrolin ang kapal.Ito ay dumadaloy sa conveyor belt sa pamamagitan ng feeding nozzle, at ang blangko ng pelikula ay nakuha pagkatapos ng pagpapatayo.

Ang prosesong ito ay angkop para sa paghahanda ng mga materyales sa pelikula.Upang makakuha ng mas mahusay na kakayahang umangkop, ang isang malaking halaga ng organikong bagay ay idinagdag, at ang mga parameter ng proseso ay kinakailangang mahigpit na kontrolin, kung hindi, ito ay madaling magdulot ng mga depekto tulad ng pagbabalat, mga guhitan, mababang lakas ng pelikula o mahirap na pagbabalat.Ang organikong bagay na ginamit ay nakakalason at magdudulot ng polusyon sa kapaligiran, at ang isang hindi nakakalason o hindi gaanong nakakalason na sistema ay dapat gamitin hangga't maaari upang mabawasan ang polusyon sa kapaligiran.

2.4 Gel injection molding
Ang teknolohiya sa paghubog ng gel injection ay isang bagong colloidal rapid prototyping na proseso na unang naimbento ng mga mananaliksik sa Oak Ridge National Laboratory noong unang bahagi ng 1990s.Sa kaibuturan nito ay ang paggamit ng mga organic na monomer solution na nag-polymerize sa high-strength, laterally linked polymer-solvent gels.

Ang isang slurry ng ceramic powder na natunaw sa isang solusyon ng mga organikong monomer ay inihagis sa isang amag, at ang pinaghalong monomer ay nag-polymerize upang bumuo ng isang gelled na bahagi.Dahil ang laterally linked polymer-solvent ay naglalaman lamang ng 10%–20% (mass fraction) polymer, madaling tanggalin ang solvent mula sa bahagi ng gel sa pamamagitan ng isang hakbang sa pagpapatuyo.Kasabay nito, dahil sa pag-ilid na koneksyon ng mga polimer, ang mga polimer ay hindi maaaring lumipat kasama ang solvent sa panahon ng proseso ng pagpapatayo.

Ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin sa paggawa ng single-phase at composite ceramic na bahagi, na maaaring bumuo ng kumplikadong hugis, mala-net-sized na ceramic na bahagi, at ang berdeng lakas nito ay kasing taas ng 20-30Mpa o higit pa, na maaaring iproseso muli.Ang pangunahing problema ng pamamaraang ito ay ang rate ng pag-urong ng katawan ng embryo ay medyo mataas sa panahon ng proseso ng densification, na madaling humantong sa pagpapapangit ng katawan ng embryo;ang ilang mga organikong monomer ay may pagsugpo sa oxygen, na nagiging sanhi ng pagbabalat at pagkalaglag ng ibabaw;dahil sa proseso ng organic monomer polymerization na dulot ng temperatura, nagiging sanhi ng Temperatura shaving na humahantong sa pagkakaroon ng panloob na stress, na nagiging sanhi ng pagkasira ng mga blangko at iba pa.

2.5 Direktang solidification injection molding
Ang direct solidification injection molding ay isang molding technology na binuo ng ETH Zurich: ang solvent water, ceramic powder at organic additives ay ganap na pinaghalo upang bumuo ng electrostatically stable, low-viscosity, high-solid-content slurry, na maaaring baguhin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng Slurry pH o mga kemikal. na nagpapataas ng konsentrasyon ng electrolyte, pagkatapos ay ang slurry ay itinuturok sa isang non-porous na amag.

Kontrolin ang pag-usad ng mga reaksiyong kemikal sa panahon ng proseso.Ang reaksyon bago ang paghubog ng iniksyon ay isinasagawa nang dahan-dahan, ang lagkit ng slurry ay pinananatiling mababa, at ang reaksyon ay pinabilis pagkatapos ng paghuhulma ng iniksyon, ang slurry ay nagpapatigas, at ang tuluy-tuloy na slurry ay nababago sa isang solidong katawan.Ang nakuhang berdeng katawan ay may magandang mekanikal na katangian at ang lakas ay maaaring umabot sa 5kPa.Ang berdeng katawan ay demolded, tuyo at sintered upang bumuo ng isang ceramic bahagi ng nais na hugis.

Ang mga bentahe nito ay hindi nito kailangan o nangangailangan lamang ng isang maliit na halaga ng mga organikong additives (mas mababa sa 1%), ang berdeng katawan ay hindi kailangang degreasing, ang berdeng density ng katawan ay pare-pareho, ang kamag-anak na density ay mataas (55%~ 70%), at maaari itong bumuo ng malalaking sukat at kumplikadong hugis na mga ceramic na bahagi.Ang kawalan nito ay ang mga additives ay mahal, at ang gas ay karaniwang inilabas sa panahon ng reaksyon.

2.6 Paghubog ng iniksyon
Matagal nang ginagamit ang injection molding sa paghubog ng mga produktong plastik at paghubog ng mga metal na hulma.Ang prosesong ito ay gumagamit ng mababang temperatura na pagpapagaling ng mga thermoplastic na organiko o mataas na temperatura na pagpapagaling ng mga thermosetting na organiko.Ang pulbos at organikong carrier ay pinaghalo sa isang espesyal na kagamitan sa paghahalo, at pagkatapos ay iniksyon sa amag sa ilalim ng mataas na presyon (sampu hanggang daan-daang MPa).Dahil sa malaking presyon ng paghubog, ang nakuha na mga blangko ay may tumpak na sukat, mataas na kinis at compact na istraktura;ang paggamit ng mga espesyal na kagamitan sa paghubog ay lubos na nagpapabuti sa kahusayan ng produksyon.

Sa huling bahagi ng 1970s at unang bahagi ng 1980s, ang proseso ng paghubog ng iniksyon ay inilapat sa paghubog ng mga ceramic na bahagi.Napagtatanto ng prosesong ito ang plastic molding ng mga baog na materyales sa pamamagitan ng pagdaragdag ng malaking halaga ng organikong bagay, na isang pangkaraniwang proseso ng ceramic plastic molding.Sa teknolohiya ng paghuhulma ng iniksyon, bilang karagdagan sa paggamit ng mga thermoplastic na organiko (tulad ng polyethylene, polystyrene), mga organikong thermosetting (tulad ng epoxy resin, phenolic resin), o mga polymer na nalulusaw sa tubig bilang pangunahing binder, kinakailangang magdagdag ng ilang Dami ng proseso. mga tulong tulad ng mga plasticizer, lubricant at coupling agent upang mapabuti ang pagkalikido ng ceramic injection suspension at matiyak ang kalidad ng injection molded body.

Ang proseso ng paghubog ng iniksyon ay may mga pakinabang ng mataas na antas ng automation at tumpak na laki ng blangko ng paghubog.Gayunpaman, ang organikong nilalaman sa berdeng katawan ng mga bahaging ceramic na hinulma ng iniksyon ay kasing taas ng 50vol%.Ito ay tumatagal ng mahabang panahon, kahit ilang araw hanggang dose-dosenang araw, upang maalis ang mga organikong sangkap na ito sa kasunod na proseso ng sintering, at madaling magdulot ng mga depekto sa kalidad.

2.7 Colloidal injection molding
Upang malutas ang mga problema ng malaking dami ng organikong bagay na idinagdag at ang kahirapan sa pag-aalis ng mga kahirapan sa tradisyonal na proseso ng paghubog ng iniksyon, malikhaing iminungkahi ng Tsinghua University ang isang bagong proseso para sa colloidal injection molding ng mga keramika, at nakapag-iisa na bumuo ng isang colloidal injection molding prototype. upang mapagtanto ang iniksyon ng baog na ceramic slurry.bumubuo.

Ang pangunahing ideya ay pagsamahin ang colloidal molding sa injection molding, gamit ang proprietary injection equipment at bagong curing technology na ibinigay ng colloidal in-situ solidification molding process.Gumagamit ang bagong prosesong ito ng mas mababa sa 4wt.% ng organikong bagay.Ang isang maliit na halaga ng mga organic na monomer o mga organikong compound sa water-based na suspension ay ginagamit upang mabilis na mapukaw ang polymerization ng mga organic na monomer pagkatapos ng pag-iniksyon sa amag upang bumuo ng isang organic na network skeleton, na pantay na bumabalot sa ceramic powder.Kabilang sa mga ito, hindi lamang ang oras ng degumming ay lubhang pinaikli, kundi pati na rin ang posibilidad ng pag-crack ng degumming ay lubhang nabawasan.

Mayroong malaking pagkakaiba sa pagitan ng paghuhulma ng iniksyon ng mga keramika at paghubog ng koloidal.Ang pangunahing pagkakaiba ay ang una ay kabilang sa kategorya ng plastic molding, at ang huli ay kabilang sa slurry molding, iyon ay, ang slurry ay walang plasticity at isang baog na materyal.Dahil ang slurry ay walang plasticity sa colloidal molding, ang tradisyonal na ideya ng ceramic injection molding ay hindi maaaring gamitin.Kung ang colloidal molding ay pinagsama sa injection molding, ang colloidal injection molding ng mga ceramic na materyales ay maisasakatuparan sa pamamagitan ng paggamit ng proprietary injection equipment at bagong curing technology na ibinigay ng colloidal in-situ molding process.

Ang bagong proseso ng colloidal injection molding ng ceramics ay iba sa pangkalahatang colloidal molding at tradisyonal na injection molding.Ang bentahe ng isang mataas na antas ng automation ng paghubog ay isang qualitative sublimation ng colloidal molding process, na magiging pag-asa para sa industriyalisasyon ng high-tech na keramika.