Devět procesů přesného lisování zirkonové keramiky

Devět procesů přesného lisování zirkonové keramiky
Lisovací proces hraje spojovací roli v celém procesu přípravy keramických materiálů a je klíčem k zajištění spolehlivosti výkonu a opakovatelnosti výroby keramických materiálů a součástí.
S rozvojem společnosti tradiční metoda ručního hnětení, metoda tvarování na kole, metoda injektáže atd. tradiční keramiky již nemohou splňovat potřeby moderní společnosti na výrobu a zušlechťování, a tak se zrodil nový proces formování.Jemné keramické materiály ZrO2 se široce používají v následujících 9 typech lisovacích procesů (2 typy suchých metod a 7 typů mokrých metod):

1. Formování za sucha

1.1 Lisování za sucha

Suché lisování využívá tlak k lisování keramického prášku do určitého tvaru těla.Jeho podstatou je, že působením vnější síly se částice prášku ve formě k sobě přiblíží a vnitřním třením se pevně spojí, aby si udržely určitý tvar.Hlavní vadou za sucha lisovaných surových těles je odlupování, které je způsobeno vnitřním třením mezi prášky a třením mezi prášky a stěnou formy, což má za následek ztrátu tlaku uvnitř tělesa.

Výhody suchého lisování spočívají v tom, že velikost zeleného tělesa je přesná, provoz je jednoduchý a je vhodné realizovat mechanizovaný provoz;obsah vlhkosti a pojiva v zeleném suchém lisování je menší a smrštění sušením a vypalováním je malé.Používá se hlavně k formování výrobků s jednoduchými tvary a poměr stran je malý.Nevýhodou suchého lisování jsou zvýšené výrobní náklady způsobené opotřebením formy.

1.2 Izostatické lisování

Izostatické lisování je speciální metoda tváření vyvinutá na základě tradičního lisování za sucha.Využívá tlak přenosu tekutiny k rovnoměrnému působení tlaku na prášek uvnitř elastické formy ze všech směrů.Díky konzistenci vnitřního tlaku tekutiny unese prášek ve všech směrech stejný tlak, takže se lze vyhnout rozdílu v hustotě zeleného tělesa.

Izostatické lisování se dělí na izostatické lisování za mokra a izostatické lisování za sucha.Izostatické lisování sáčků za mokra může vytvářet výrobky se složitými tvary, ale může fungovat pouze přerušovaně.Izostatické lisování suchých sáčků může realizovat automatický nepřetržitý provoz, ale může vytvářet pouze produkty s jednoduchými tvary, jako jsou čtvercové, kulaté a trubkové průřezy.Izostatickým lisováním lze získat rovnoměrné a husté zelené tělo s malým smrštěním při vypalování a rovnoměrným smrštěním ve všech směrech, ale zařízení je složité a drahé a efektivita výroby není vysoká a je vhodná pouze pro výrobu materiálů se speciálním požadavky.

2. Mokré tváření

2.1 Spárování
Proces injektování je podobný odlévání pásky, rozdíl je v tom, že proces formování zahrnuje proces fyzikální dehydratace a proces chemické koagulace.Fyzikální dehydratace odstraňuje vodu ze suspenze kapilárním působením porézní sádrové formy.Ca2+ generovaný rozpouštěním povrchového CaSO4 zvyšuje iontovou sílu suspenze, což má za následek flokulaci suspenze.
Působením fyzikální dehydratace a chemické koagulace se částice keramického prášku ukládají na stěnu sádrové formy.Injektáž je vhodná pro přípravu rozměrných keramických dílů složitých tvarů, ale kvalita zeleného tělesa včetně tvaru, hustoty, pevnosti atd. je špatná, pracnost pracovníků vysoká a nevyhovuje pro automatizované operace.

2.2 Odlévání za tepla
Odlévání za horka je smíchání keramického prášku s pojivem (parafín) při relativně vysoké teplotě (60~100 ℃), aby se získala kaše pro lití za horka.Kaše je vstřikována do kovové formy působením stlačeného vzduchu a tlak je udržován.Ochlazením, vyjmutím z formy se získá voskový polotovar, voskový polotovar je zbaven vosku pod ochranou inertního prášku, aby se získalo surové těleso, a surové těleso se slinuje při vysoké teplotě na porcelán.

Zelené těleso vytvořené litím za tepla má přesné rozměry, jednotnou vnitřní strukturu, menší opotřebení formy a vysokou efektivitu výroby a je vhodné pro různé suroviny.Teplota voskové kaše a formy musí být přísně kontrolována, jinak způsobí vstřikování nebo deformaci, takže není vhodná pro výrobu velkých dílů a dvoustupňový proces vypalování je komplikovaný a spotřeba energie je vysoká.

2.3 Odlévání pásky
Odlévání pásky spočívá v úplném smíchání keramického prášku s velkým množstvím organických pojiv, změkčovadel, dispergačních činidel atd. za účelem získání tekuté viskózní kaše, přidání kaše do násypky licího stroje a použití škrabky pro kontrolu tloušťky.Přes podávací trysku vytéká na dopravní pás a po vysušení se získá polotovar fólie.

Tento proces je vhodný pro přípravu filmových materiálů.Pro dosažení lepší flexibility se přidává velké množství organické hmoty a vyžaduje se přísná kontrola parametrů procesu, jinak snadno způsobí vady, jako je odlupování, pruhy, nízká pevnost filmu nebo obtížné odlupování.Použitá organická hmota je toxická a způsobí znečištění životního prostředí a ke snížení znečištění životního prostředí by se měl co nejvíce používat netoxický nebo méně toxický systém.

2.4 Vstřikování gelu
Technologie vstřikování gelu je nový koloidní proces rychlého prototypování, který poprvé vynalezli výzkumníci z Oak Ridge National Laboratory na počátku 90. let 20. století.Jeho jádrem je použití roztoků organických monomerů, které polymerují do vysoce pevných, laterálně vázaných gelů polymer-rozpouštědlo.

Suspenze keramického prášku rozpuštěného v roztoku organických monomerů se odlévá do formy a směs monomerů polymeruje za vzniku gelové části.Protože laterálně navázaný polymer-rozpouštědlo obsahuje pouze 10 % až 20 % (hmotnostní frakce) polymeru, je snadné odstranit rozpouštědlo z gelové části sušením.Současně v důsledku bočního spojení polymerů nemohou polymery migrovat s rozpouštědlem během procesu sušení.

Tuto metodu lze použít k výrobě jednofázových a kompozitních keramických dílů, které mohou tvořit složité keramické díly kvazinetové velikosti a jejich pevnost v surovém stavu je až 20-30 MPa nebo více, které lze znovu zpracovat.Hlavním problémem této metody je, že rychlost smršťování těla embrya je během procesu zhušťování poměrně vysoká, což snadno vede k deformaci těla embrya;některé organické monomery mají inhibici kyslíku, což způsobuje odlupování a odpadávání povrchu;kvůli teplotně indukovanému procesu polymerace organického monomeru, což způsobuje Teplotní holení vede k existenci vnitřního pnutí, které způsobuje rozbití polotovarů a tak dále.

2.5 Vstřikování s přímým tuhnutím
Vstřikování s přímým tuhnutím je technologie lisování vyvinutá společností ETH Zurich: voda z rozpouštědla, keramický prášek a organické přísady jsou plně smíchány za vzniku elektrostaticky stabilní kaše s nízkou viskozitou a vysokým obsahem pevných látek, kterou lze změnit přidáním pH kaše nebo chemikálií. které zvyšují koncentraci elektrolytu, pak se kaše vstřikuje do neporézní formy.

Kontrolujte průběh chemických reakcí během procesu.Reakce před vstřikováním se provádí pomalu, viskozita suspenze se udržuje na nízké úrovni a po vstřikování se reakce urychluje, suspenze ztuhne a tekutá suspenze se přemění na pevné těleso.Získané surové těleso má dobré mechanické vlastnosti a pevnost může dosáhnout 5 kPa.Surové těleso se vyjme z formy, vysuší a sline, aby vytvořilo keramický díl požadovaného tvaru.

Jeho předností je, že nepotřebuje nebo potřebuje pouze malé množství organických přísad (méně než 1 %), zelený korpus se nemusí odmašťovat, hustota zeleného korpusu je rovnoměrná, relativní hustota je vysoká (55 %~ 70%) a může tvořit keramické díly velkých rozměrů a složitých tvarů.Jeho nevýhodou je, že přísady jsou drahé a během reakce se obvykle uvolňuje plyn.

2.6 Vstřikování
Vstřikování se již dlouho používá při lisování plastových výrobků a lisování kovových forem.Tento proces využívá nízkoteplotní vytvrzování termoplastických organických látek nebo vysokoteplotní vytvrzování termosetových organických látek.Prášek a organický nosič jsou smíchány ve speciálním míchacím zařízení a následně vstřikovány do formy pod vysokým tlakem (desítky až stovky MPa).Díky velkému lisovacímu tlaku mají získané polotovary přesné rozměry, vysokou hladkost a kompaktní strukturu;použití speciálního lisovacího zařízení výrazně zlepšuje efektivitu výroby.

Koncem 70. a začátkem 80. let 20. století byl proces vstřikování aplikován na formování keramických dílů.Tento proces realizuje tvarování plastů neplodných materiálů přidáním velkého množství organické hmoty, což je běžný proces tvarování keramických plastů.V technologii vstřikování je kromě použití termoplastických organických látek (jako je polyethylen, polystyren), termosetových organických látek (jako je epoxidová pryskyřice, fenolová pryskyřice) nebo ve vodě rozpustných polymerů jako hlavního pojiva, nutné přidat určitá množství procesu pomocné látky, jako jsou změkčovadla, maziva a vazebná činidla pro zlepšení tekutosti keramické injekční suspenze a zajištění kvality vstřikovaného tělesa.

Proces vstřikování má výhody vysokého stupně automatizace a přesné velikosti výlisku.Avšak obsah organických látek v surovém těle vstřikovaných keramických dílů je až 50 obj. %.Odstranění těchto organických látek v následném slinovacím procesu trvá dlouho, i několik dní až desítky dní, a je snadné způsobit kvalitativní vady.

2.7 Koloidní vstřikování
Za účelem vyřešení problémů velkého množství přidané organické hmoty a obtížnosti odstranění obtíží v tradičním procesu vstřikování, Tsinghua University kreativně navrhla nový proces pro koloidní vstřikování keramiky a nezávisle vyvinula prototyp koloidního vstřikování. realizovat injektáž neplodné keramické kaše.formování.

Základní myšlenkou je zkombinovat koloidní lisování se vstřikováním za použití vlastního vstřikovacího zařízení a nové technologie vytvrzování, kterou poskytuje proces koloidního tuhnutí na místě.Tento nový proces využívá méně než 4 % hmotn. organické hmoty.Malé množství organických monomerů nebo organických sloučenin v suspenzi na vodní bázi se používá k rychlému vyvolání polymerace organických monomerů po vstřikování do formy za vzniku organického síťového skeletu, který rovnoměrně obaluje keramický prášek.Mezi nimi se nejen výrazně zkrátí doba odgumování, ale také se výrazně sníží možnost praskání odgumování.

Mezi vstřikováním keramiky a koloidním litím je obrovský rozdíl.Hlavní rozdíl je v tom, že první patří do kategorie lisování plastů a druhý patří do lisování v kaši, to znamená, že kaše nemá žádnou plasticitu a je to neplodný materiál.Protože kaše nemá při koloidním lisování žádnou plasticitu, nelze přijmout tradiční myšlenku keramického vstřikování.Pokud je koloidní lisování kombinováno s lisováním vstřikováním, je koloidní vstřikování keramických materiálů realizováno pomocí patentovaného vstřikovacího zařízení a nové technologie vytvrzování poskytované procesem koloidního lisování in-situ.

Nový proces koloidního vstřikování keramiky se liší od obecného koloidního vstřikování a tradičního vstřikování.Výhodou vysokého stupně automatizace lisování je kvalitativní sublimace koloidního lisovacího procesu, který se stane nadějí pro industrializaci high-tech keramiky.