تسع عمليات صب دقيقة للسيراميك الزركونيا

تسع عمليات صب دقيقة للسيراميك الزركونيا
تلعب عملية القولبة دورًا ربطًا في عملية التحضير بأكملها للمواد الخزفية ، وهي المفتاح لضمان موثوقية الأداء وتكرار الإنتاج للمواد والمكونات الخزفية.
مع تطور المجتمع ، لم يعد بإمكان الأسلوب التقليدي لعجل اليدين ، طريقة تشكيل العجلات ، طريقة الحشو ، إلخ. من السيراميك التقليدي تلبية احتياجات المجتمع الحديث للإنتاج والصقل ، لذلك ولدت عملية صب جديدة. تستخدم مواد السيراميك الرفيعة ZRO2 على نطاق واسع في الأنواع التسعة التالية من عمليات القولبة (نوعان من الطرق الجافة و 7 أنواع من الطرق الرطبة):

1. صب جاف

1.1 الضغط الجاف

يستخدم الضغط الجاف الضغط للضغط على مسحوق السيراميك في شكل معين من الجسم. جوهرها هو أنه في ظل عمل القوة الخارجية ، تقترب جزيئات المسحوق مع بعضها البعض في القالب ، ويتم دمجها بحزم من خلال الاحتكاك الداخلي للحفاظ على شكل معين. العيب الرئيسي في الأجسام الخضراء الجافة هو التثبيت ، والذي يرجع إلى الاحتكاك الداخلي بين المساحيق والاحتكاك بين المساحيق وجدار القالب ، مما يؤدي إلى فقدان الضغط داخل الجسم.

تتمثل مزايا الضغط الجاف في أن حجم الجسم الأخضر دقيق ، والعملية بسيطة ، ومناسبة لتحقيق التشغيل الميكانيكي ؛ محتوى الرطوبة والوثق في الضغط الجاف الأخضر أقل ، والتجفيف وإطلاق الانكماش صغير. يتم استخدامه بشكل أساسي لتكوين منتجات بأشكال بسيطة ، ونسبة العرض إلى الارتفاع صغيرة. زيادة تكلفة الإنتاج الناجمة عن ارتداء العفن هي عيب الضغط الجاف.

1.2 الضغط المتساوي

الضغط المتساوي هو طريقة تشكيل خاصة تم تطويرها على أساس الضغط الجاف التقليدي. يستخدم ضغط انتقال السوائل لتطبيق الضغط بالتساوي على المسحوق داخل القالب المرن من جميع الاتجاهات. نظرًا لاتساق الضغط الداخلي للسائل ، يحمل المسحوق نفس الضغط في جميع الاتجاهات ، وبالتالي يمكن تجنب الفرق في كثافة الجسم الأخضر.

ينقسم الضغط المتساوي إلى أكياس رطبة الضغط المتساوي والضغط على كيس جاف. يمكن أن يشكل الضغط على الأكياس الرطبة منتجات ذات أشكال معقدة ، ولكن يمكن أن يعمل بشكل متقطع فقط. يمكن أن يدرك الضغط على الأكياس الجافة تشغيل التشغيل التلقائي المستمر ، ولكن يمكن أن يشكل فقط منتجات ذات أشكال بسيطة مثل المقاطع المربعة والمتداولة والأنبوبية. يمكن أن يحصل الضغط على iSostatic على جسم أخضر موحد وكثيف ، مع انكماش صغير إطلاق النار والانكماش الموحد في جميع الاتجاهات ، ولكن المعدات معقدة ومكلفة ، وكفاءة الإنتاج ليست عالية ، وهي مناسبة فقط لإنتاج المواد ذات المتطلبات الخاصة.

2. تشكيل الرطب

2.1 الحشو
تشبه عملية صب الحواف الصب ، والفرق هو أن عملية القولبة تشمل عملية الجفاف الفيزيائي وعملية التخثر الكيميائي. الجفاف المادي يزيل الماء في الملاط من خلال العمل الشعري لقالب الجبس المسامي. يزيد CA2+ الناتج عن حل السطح Caso4 من القوة الأيونية للطيور ، مما يؤدي إلى تلبد الملاط.
تحت عمل الجفاف المادي والتخثر الكيميائي ، يتم ترسيب جزيئات مسحوق السيراميك على جدار القالب الجبس. يعد الحشو مناسبًا لإعداد الأجزاء الخزفية على نطاق واسع ذات أشكال معقدة ، ولكن جودة الجسم الأخضر ، بما في ذلك الشكل ، والكثافة ، والقوة ، وما إلى ذلك ، سيئة ، وكثافة العمال عالية ، وهي غير مناسبة للعمليات الآلية.

2.2 صب الساخنة
الصب الساخن هو خلط مسحوق السيراميك مع الموثق (البارافين) في درجة حرارة عالية نسبيا (60 ~ 100 ℃) للحصول على الملاط للموت الساخن. يتم حقن الملاط في القالب المعدني تحت عمل الهواء المضغوط ، ويتم الحفاظ على الضغط. التبريد ، demoulding للحصول على فارغ الشمع ، يتم إزالة شمع الشمع تحت حماية مسحوق خامل للحصول على جسم أخضر ، والجسم الأخضر المتلاعب في درجة حرارة عالية ليصبح البورسلين.

يحتوي الجسم الأخضر الذي يتكون من صب القالب الساخن على أبعاد دقيقة ، وبنية داخلية موحدة ، وارتداء أقل للعفن وكفاءة إنتاج عالية ، وهي مناسبة لمختلف المواد الخام. يجب التحكم في درجة حرارة الملاط الشمع والقالب بصرامة ، وإلا فإنها ستسبب في ظل الحقن أو التشوه ، لذلك فهي غير مناسبة لتصنيع الأجزاء الكبيرة ، وعملية إطلاق النار من خطوتين معقدة واستهلاك الطاقة مرتفع.

2.3 الشريط صب
يتمثل صب الشريط في مزج مسحوق السيراميك بالكامل مع كمية كبيرة من المجلدات العضوية ، والملدنات ، والمشتتات ، وما إلى ذلك ، للحصول على ملاط ​​لزج قابل للتدفق ، وأضف الطين إلى قادوس آلة الصب ، واستخدام مكشطة للتحكم في سمك. يتدفق إلى حزام النقل من خلال فوهة التغذية ، ويتم الحصول على الفيلم الفارغ بعد التجفيف.

هذه العملية مناسبة لإعداد مواد الأفلام. من أجل الحصول على مرونة أفضل ، تتم إضافة كمية كبيرة من المواد العضوية ، ويجب أن يتم التحكم في معلمات العملية بشكل صارم ، وإلا فإنه سيؤدي بسهولة إلى عيوب مثل التقشير أو الخطوط أو قوة الفيلم المنخفضة أو التقشير الصعب. المادة العضوية المستخدمة سامة وستسبب تلوثًا بيئيًا ، ويجب استخدام نظام غير سامة أو أقل سامة قدر الإمكان لتقليل التلوث البيئي.

2.4 صب حقن هلام
تقنية صب حقن الهلام هي عملية نماذج أولية جديدة غروية تم اختراعها لأول مرة من قبل الباحثين في مختبر أوك ريدج الوطني في أوائل التسعينيات. في جوهرها ، يوجد استخدام حلول المونومر العضوية التي تتبلول في المواد الهلامية ذات المذيبات البوليمرية ذات القوة العالية.

يتم تصوير ملاط ​​من مسحوق السيراميك المذاب في محلول من المونومرات العضوية في قالب ، ويقوم خليط المونومر بتشكيل جزء من الجليد. نظرًا لأن المذيبات البوليمرية المرتبطة بشكل جانبي تحتوي على بوليمر بنسبة 10 ٪ إلى 20 ٪ فقط (جزء كبير من الكتلة) ، فمن السهل إزالة المذيب من جزء هلام بخطوة تجفيف. في الوقت نفسه ، بسبب الاتصال الجانبي للبوليمرات ، لا يمكن للبوليمرات أن تهاجر مع المذيب أثناء عملية التجفيف.

يمكن استخدام هذه الطريقة لتصنيع أجزاء من السيراميك أحادي الطور والمركبة ، والتي يمكن أن تشكل أجزاء من السيراميك شبه المعقدة على شكل شبه شبكية ، وقوته الخضراء تصل إلى 20-30 ميجا باسا أو أكثر ، والتي يمكن إعادة معالجتها. المشكلة الرئيسية لهذه الطريقة هي أن معدل انكماش جسم الجنين مرتفع نسبيًا أثناء عملية التكثيف ، مما يؤدي بسهولة إلى تشوه جسم الجنين ؛ بعض المونومرات العضوية لها تثبيط الأكسجين ، مما يؤدي إلى تقشير السطح والسقوط ؛ بسبب عملية بلمرة المونومر العضوية الناتجة عن درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى حلق درجة الحرارة يؤدي إلى وجود إجهاد داخلي ، مما يؤدي إلى كسر الفراغات وما إلى ذلك.

2.5 صب حقن التصلب المباشر
إن حقن التصلب المباشر هو تقنية صب تم تطويرها بواسطة ETH Zurich: مياه المذيبات ، ومسحوق السيراميك والإضافات العضوية مختلطة تمامًا لتشكيل طين مستقر كهربائيًا منخفضًا ، وسلحة منخفضة ، وذات ملاط ​​عالي الصلبة ، والتي يمكن تغييرها عن طريق إضافة PHLAR PH أو المواد الكيميائية التي تزيد من تركيز الكهرباء ، ثم يتم وضعها في القلة غير المتقنة.

السيطرة على تقدم التفاعلات الكيميائية أثناء العملية. يتم إجراء التفاعل قبل أن يتم تنفيذ صب الحقن ببطء ، ويتم الحفاظ على لزوجة الملاط منخفضًا ، ويتم تسريع التفاعل بعد صب الحقن ، ويعزز الملاط ، ويتحول الملاط السائل إلى جسم صلب. يحتوي الجسم الأخضر الذي تم الحصول عليه على خصائص ميكانيكية جيدة ويمكن أن تصل القوة إلى 5KPa. يتم ترسيخ الجسم الأخضر وتجفيفه وتلاعبه لتشكيل جزء من السيراميك من الشكل المطلوب.

تتمثل مزاياها في أنها لا تحتاج إلى أو تحتاج فقط إلى كمية صغيرة من المواد المضافة العضوية (أقل من 1 ٪) ، ولا يحتاج الجسم الأخضر إلى التخلص من الشحن ، وكثافة الجسم الخضراء موحدة ، والكثافة النسبية عالية (55 ٪ ~ 70 ٪) ، ويمكن أن تشكل أجزاء سيراميك كبيرة الحجم ومعقدة. عيبها هو أن الإضافات باهظة الثمن ، ويتم إطلاق الغاز بشكل عام أثناء التفاعل.

2.6 قولبة الحقن
تم استخدام صب الحقن منذ فترة طويلة في صب المنتجات البلاستيكية وقولط القوالب المعدنية. تستخدم هذه العملية معالجة درجات الحرارة المنخفضة من العضوية بالحرارة أو المعالجة ذات درجة حرارة عالية من عضوية الحرارية. يتم خلط المسحوق والناقل العضوي في معدات خلط خاصة ، ثم يتم حقنها في القالب تحت الضغط العالي (عشرات إلى مئات من MPa). نظرًا لضغط القولبة الكبير ، فإن الفراغات التي تم الحصول عليها لها أبعاد دقيقة ، ونعومة عالية وبنية مضغوطة ؛ استخدام معدات صب خاصة يحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج.

في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات ، تم تطبيق عملية صب الحقن على صب الأجزاء الخزفية. تدرك هذه العملية الصدفة البلاستيكية للمواد القاحلة عن طريق إضافة كمية كبيرة من المواد العضوية ، وهي عملية صب البلاستيك السيراميك الشائعة. في تقنية صب الحقن ، بالإضافة إلى استخدام العضوية الحرارية (مثل البولي إيثيلين ، البوليسترين) ، والطائرات الحرارية (مثل راتنج الايبوكسي ، وراتنج الفينول) ، أو البوليمرات القابلة للذوبان في الماء مثل الجودة من الجودة من الجودة. جسم مصبوب.

تتمتع عملية صب الحقن بمزايا درجة عالية من الأتمتة والحجم الدقيق للقولبة الفارغة. ومع ذلك ، فإن المحتوى العضوي في الجسم الأخضر من الأجزاء الخزفية المقدمة من الحقن تصل إلى 50 فولت ٪. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً ، حتى عدة أيام لعشرات الأيام ، للتخلص من هذه المواد العضوية في عملية التلبيد اللاحقة ، ومن السهل التسبب في عيوب الجودة.

2.7 صب الحقن الغروية
من أجل حل مشاكل الكمية الكبيرة من المواد العضوية المضافة وصعوبة القضاء على الصعوبات في عملية صب الحقن التقليدية ، اقترحت جامعة تينغهوا بشكل خلاق عملية جديدة لتصلب الحقن الغروي من السيراميك ، وتطورت بشكل مستقل نموذجًا أوليًا للحقن الغروي لتحقيق حقن السقوط السينامي البارين. تشكيل.

تتمثل الفكرة الأساسية في الجمع بين القولبة الغروية مع صب الحقن ، وذلك باستخدام معدات الحقن الملكية وتكنولوجيا المعالجة الجديدة التي توفرها عملية تصبغ التصلب الغروية في الموقع. تستخدم هذه العملية الجديدة أقل من 4WT. ٪ من المواد العضوية. يتم استخدام كمية صغيرة من المونومرات العضوية أو المركبات العضوية في التعليق القائم على الماء للحث بسرعة على بلمرة المونومرات العضوية بعد الحقن في القالب لتشكيل هيكل عظمي لشبكة عضوية ، والذي يلف مسحوق السيراميك بالتساوي. من بينها ، ليس فقط وقت Degumming يتم تقصيره إلى حد كبير ، ولكن أيضًا يتم تقليل إمكانية تكسير Degumming إلى حد كبير.

هناك فرق كبير بين صب الحقن من السيراميك والقولبة الغروية. الفرق الرئيسي هو أن الأول ينتمي إلى فئة القولبة البلاستيكية ، وأن الأخير ينتمي إلى صب الملاط ، أي أن الملاط ليس له اللدونة ومواد قاحلة. نظرًا لأن الملاط ليس له أي مرونة في القولبة الغروية ، لا يمكن اعتماد الفكرة التقليدية عن صب حقن السيراميك. إذا تم الجمع بين صب الغروية مع صب الحقن ، يتم تحقيق صب الحقن الغروي للمواد الخزفية باستخدام معدات الحقن الملكية وتكنولوجيا المعالجة الجديدة التي توفرها عملية صب غرواني في الموقع.

تختلف العملية الجديدة لعلاج الحقن الغروي للسيراميك عن صب العرووي العام وقولبة الحقن التقليدية. ميزة درجة عالية من أتمتة صب هي تسامي نوعي لعملية صب الغروية ، والتي ستصبح الأمل في تصنيع السيراميك عالي التقنية.