Néng Präzisiounsformprozesser vu Zirkoniumoxidkeramik

Néng Präzisiounsformprozesser vu Zirkoniumoxidkeramik
De Formprozess spillt eng verbindend Roll am gesamte Virbereedungsprozess vu Keramikmaterialien a ass de Schlëssel fir d'Leeschtungszouverlässegkeet an d'Produktiounswidderhuelbarkeet vu Keramikmaterialien a Komponenten ze garantéieren.
Mat der Entwécklung vun der Gesellschaft kënnen déi traditionell Handknéidmethod, d'Radformmethod, d'Fugmethod usw. vun der traditioneller Keramik net méi den Ufuerderunge vun der moderner Gesellschaft u Produktioun a Verfeinerung erfëllen, dofir ass en neie Formprozess entstanen. ZrO2 fein Keramikmaterialien gi wäit verbreet an de folgende 9 Aarte vu Formprozesser benotzt (2 Aarte vun dréchene Methoden a 7 Aarte vu naass Methoden):

1. Dréche Formen

1.1 Dréchepressen

Dréchepressen benotzt Drock fir Keramikpulver an eng bestëmmte Form vum Kierper ze drécken. Säin Kär besteet doran, datt sech d'Pulverpartikelen ënner der Wierkung vun externer Kraaft an der Form géigeniwwerenee zéien a sech duerch intern Reibung fest zesummesetzen, fir eng bestëmmt Form ze behalen. Den Haaptdefekt bei dréchegepressten grénge Kierper ass d'Spallatioun, déi duerch déi intern Reibung tëscht de Pulveren an der Reibung tëscht de Pulveren an der Formwand verursaacht gëtt, wat zu engem Drockverloscht am Kierper féiert.

D'Virdeeler vum Dréchepressen sinn, datt d'Gréisst vum grénge Kierper präzis ass, d'Operatioun einfach ass, an et praktesch ass, e mechaniséierte Betrib ëmzesetzen; den Inhalt u Fiichtegkeet a Bindemittel am grénge Dréchepressen ass méi kleng, an d'Schwëndung beim Dréchnen a Brennen ass kleng. Et gëtt haaptsächlech benotzt fir Produkter mat einfache Formen ze bilden, an d'Aspektverhältnis ass kleng. Déi erhéicht Produktiounskäschten, déi duerch de Verschleiss vun der Form verursaacht ginn, sinn den Nodeel vum Dréchepressen.

1.2 Isostatesch Pressen

Isostatescht Pressen ass eng speziell Formmethod, déi op Basis vum traditionellen Dréchepressen entwéckelt gouf. Et benotzt Flëssegkeetstransmissiounsdrock, fir den Drock gläichméisseg op de Pulver an der elastescher Form aus alle Richtungen auszeüben. Wéinst der Konsistenz vum internen Drock vun der Flëssegkeet huet de Pulver deeselwechten Drock an all Richtungen, sou datt den Ënnerscheed an der Dicht vum grénge Kierper vermeit ka ginn.

Isostatescht Pressen gëtt an isostatescht Pressen mat Naasssäck an isostatescht Pressen mat Dréchesäck opgedeelt. Isostatescht Pressen mat Naasssäck kann Produkter mat komplexe Formen bilden, awer et kann nëmmen intermittent funktionéieren. Isostatescht Pressen mat Dréchesäck kann en automateschen, kontinuéierleche Betrib realiséieren, awer kann nëmme Produkter mat einfache Formen wéi véiereckegen, ronnen a röhrege Querschnitt bilden. Isostatescht Pressen kann e gläichméissegen a dichten grénge Kierper kréien, mat enger klenger Feierschrumpfung a gläichméisseger Schrumpfung an all Richtungen, awer d'Ausrüstung ass komplex an deier, an d'Produktiounseffizienz ass net héich, an et ass nëmme fir d'Produktioun vu Materialien mat spezielle Ufuerderungen gëeegent.

2. Naassformung

2.1 Fugen
De Fugeformprozess ass ähnlech wéi Bandguss, den Ënnerscheed ass, datt de Formprozess e physikaleschen Dehydratiounsprozess an e chemesche Koagulatiounsprozess enthält. Déi physikalesch Dehydratioun läscht d'Waasser aus dem Schlamm duerch d'Kapillarwierkung vun der poröser Gipsform. De Ca2+, deen duerch d'Opléisung vum CaSO4 op der Uewerfläch generéiert gëtt, erhéicht d'Ionenstäerkt vum Schlamm, wat zu der Flokulatioun vum Schlamm féiert.
Ënnert der Wierkung vun der kierperlecher Dehydratioun a chemescher Koagulatioun ginn d'Keramikpulverpartikelen op der Gipsformwand ofgesat. Fugen ass gëeegent fir d'Virbereedung vu grousse Keramikdeeler mat komplexe Formen, awer d'Qualitéit vum grénge Kierper, inklusiv Form, Dicht, Stäerkt, etc., ass schlecht, d'Aarbechtsintensitéit vun den Aarbechter ass héich, an et ass net gëeegent fir automatiséiert Operatiounen.

2.2 Waarm Sprëtzguss
Beim Waarmgoss gëtt Keramikpulver mat Bindemittel (Paraffin) bei enger relativ héijer Temperatur (60~100℃) vermëscht, fir e Schlamm fir d'Warmgoss ze kréien. De Schlamm gëtt ënner der Wierkung vu Drockloft an d'Metallform injizéiert, an den Drock gëtt erhalen. Nom Ofkille an Ausforme fir e Wachsblat ze kréien, gëtt de Wachsblat ënner dem Schutz vun engem inerten Pulver entwachst, fir e grénge Kierper ze kréien, an de grénge Kierper gëtt bei héijer Temperatur gesintert, fir Porzellan ze ginn.

De grénge Kierper, deen duerch waarmt Sprëtzguss geformt gëtt, huet präzis Dimensiounen, eng eenheetlech intern Struktur, manner Formverschleiung an eng héich Produktiounseffizienz, an ass fir verschidde Rohmaterialien gëeegent. D'Temperatur vum Wachs-Schlämmchen an der Form muss strikt kontrolléiert ginn, soss gëtt et Ënnerinjektioun oder Deformatioun, dofir ass en net gëeegent fir d'Fabrikatioun vu groussen Deeler, an den zwee-Schrëtt-Brennen ass komplizéiert an den Energieverbrauch ass héich.

2.3 Bandguss
Beim Bandgossen gëtt Keramikpulver komplett mat enger grousser Quantitéit un organesche Bindemittel, Weichmacher, Dispergéierungsmëttelen usw. vermëscht, fir eng fléissend viskos Schlamm ze kréien, d'Schlamm an den Trichter vun der Gossmaschinn ze ginn, an d'Déckt mat engem Schaber ze kontrolléieren. D'Schlamm fléisst duerch d'Zufuhrdüs op de Fërderband eraus, an no der Dréchnung gëtt de Filmblank kritt.

Dëse Prozess ass gëeegent fir d'Virbereedung vu Filmmaterialien. Fir eng besser Flexibilitéit ze kréien, gëtt eng grouss Quantitéit un organescher Matière bäigefüügt, an d'Prozessparameter mussen streng kontrolléiert ginn, soss kann et liicht zu Defekter wéi Ofpellen, Sträifen, gerénger Filmstäerkt oder schwéier Ofpellen féieren. Déi benotzt organesch Matière ass gëfteg a verursaacht Ëmweltverschmotzung, an e System ouni gëftegt oder manner gëftegt Material soll sou vill wéi méiglech benotzt ginn, fir d'Ëmweltverschmotzung ze reduzéieren.

2.4 Gel-Sprëtzguss
D'Gel-Sprëtzgusstechnologie ass e neie kolloidale Rapid-Prototyping-Prozess, deen ufanks vun den 1990er Joren vun de Fuerscher vum Oak Ridge National Laboratory erfonnt gouf. Am Kär läit d'Benotzung vun organesche Monomerléisungen, déi zu héichfeste, lateral verlinkte Polymer-Léisungsmëttel-Gele polymeriséieren.

Eng Schlamm aus Keramikpulver, déi an enger Léisung vun organesche Monomeren opgeléist ass, gëtt an eng Form gegoss, an d'Monomermëschung polymeriséiert fir e gelierte Bestanddeel ze bilden. Well de lateral verlinkte Polymer-Léisungsmëttel nëmmen 10%–20% (Massenundeel) Polymer enthält, ass et einfach, de Léisungsmëttel aus dem Geldeel duerch en Trocknungsschratt ze entfernen. Gläichzäiteg kënnen d'Polymeren, wéinst der lateraler Verbindung vun de Polymeren, net mam Léisungsmëttel während dem Trocknungsprozess migréieren.

Dës Method kann benotzt ginn fir Eenphas- a Komposit-Keramikdeeler ze produzéieren, déi komplex geformt Keramikdeeler mat enger quasi-Netz-Gréisst bilden kënnen, an hir gréng Stäerkt ass bis zu 20-30 MPa oder méi héich, déi nei veraarbecht kënne ginn. Den Haaptproblem vun dëser Method ass, datt d'Schrumpfquote vum Embryokierper während dem Verdichtungsprozess relativ héich ass, wat liicht zu der Deformatioun vum Embryokierper féiert; verschidde organesch Monomeren hunn eng Sauerstoffhemmung, wat dozou féiert, datt d'Uewerfläch ofschielt a fält; wéinst dem temperaturinduzéierten Polymerisatiounsprozess vun den organesche Monomeren féiert d'Temperaturrazierung zu enger interner Spannung, wat dozou féiert, datt d'Rieder gebrach ginn a sou weider.

2.5 Direkt Erstarrungssprëtzguss
Direkt Erstarrungssprëtzguss ass eng Sprëtzgusstechnologie, déi vun der ETH Zürich entwéckelt gouf: Léisungsmëttelwaasser, Keramikpulver an organesch Zousätz ginn komplett gemëscht fir eng elektrostatisch stabil, niddregviskos Schlamm mat héijem Feststoffgehalt ze bilden, déi duerch d'Zousätz vum Schlamm-pH-Wäert oder Chemikalien, déi d'Elektrolytkonzentratioun erhéijen, geännert ka ginn, duerno gëtt de Schlamm an eng net-poréis Form injizéiert.

Kontrolléiert de Fortschrëtt vun de chemesche Reaktiounen während dem Prozess. D'Reaktioun virum Sprëtzguss gëtt lues duerchgefouert, d'Viskositéit vum Schlamm gëtt niddreg gehalen, an d'Reaktioun gëtt nom Sprëtzguss beschleunegt, de Schlamm gëtt fest, an de flëssege Schlamm gëtt an e feste Kierper ëmgewandelt. De kritt grénge Kierper huet gutt mechanesch Eegeschaften an d'Festigkeit kann 5 kPa erreechen. De grénge Kierper gëtt aus der Form erausgeholl, gedréchent a gesintert fir e Keramikdeel vun der gewënschter Form ze bilden.

Seng Virdeeler sinn, datt et keng oder nëmmen eng kleng Quantitéit un organeschen Zousätz brauch (manner wéi 1%), de grénge Kierper muss net entfettet ginn, d'Dicht vum grénge Kierper gläichméisseg ass, déi relativ Dicht héich ass (55%~70%), an et kann grouss a komplex geformt Keramikdeeler bilden. Säin Nodeel ass, datt d'Zousätz deier sinn, a während der Reaktioun normalerweis Gas fräigesat gëtt.

2.6 Sprëtzguss
Sprëtzguss gëtt zënter laangem fir d'Gusse vu Plastikprodukter a Metallformen agesat. Dëse Prozess benotzt Niddertemperaturhärtung vun thermoplasteschen organesche Materialien oder Héichtemperaturhärtung vun thermohärtende organesche Materialien. De Pulver an den organeschen Träger ginn an enger spezieller Mëschausrüstung gemëscht an dann ënner héijem Drock (Zénger bis Honnerte vu MPa) an d'Form injizéiert. Wéinst dem groussen Drock fir d'Gusse hunn déi kritt Réier präzis Dimensiounen, eng héich Gläichméissegkeet an eng kompakt Struktur; d'Benotzung vu spezieller Gusseausrüstung verbessert d'Produktiounseffizienz däitlech.

Enn der 1970er an Ufank der 1980er Joren gouf de Sprëtzgussprozess fir d'Formung vu Keramikdeeler ugewannt. Dëse Prozess realiséiert d'Plastikformung vu kariege Materialien andeems eng grouss Quantitéit un organescher Matière bäigefüügt gëtt, wat e verbreeten Keramikplastikformungsprozess ass. An der Sprëtzgusstechnologie ass et, nieft der Notzung vun thermoplasteschen organesche Materialien (wéi Polyethylen, Polystyrol), thermohärtende organesche Materialien (wéi Epoxyharz, Phenolharz) oder waasserléisleche Polymeren als Haaptbindemëttel, néideg, bestëmmte Quantitéiten u Prozesshëllefsmëttel wéi Weichmacher, Schmiermëttel a Kopplungsmëttel bäizefügen, fir d'Flëssegkeet vun der Keramik-Injektiounssuspensioun ze verbesseren an d'Qualitéit vum Sprëtzgusskierper ze garantéieren.

De Sprëtzgussprozess huet d'Virdeeler vun engem héije Grad un Automatiséierung an enger präziser Gréisst vum Sprëtzgussblat. Wéi och ëmmer, den organeschen Inhalt am grénge Kierper vu Sprëtzguss-Keramikdeeler ass bis zu 50 Vol.%. Et dauert laang, souguer e puer Deeg bis Dosende vun Deeg, fir dës organesch Substanzen am spéidere Sinterprozess ze eliminéieren, an et ass einfach Qualitéitsdefekter ze verursaachen.

2.7 Kolloidal Sprëtzguss
Fir d'Problemer vun der grousser Quantitéit un organescher Matière, déi dobäigesat gëtt, an d'Schwieregkeet, d'Schwieregkeeten am traditionelle Sprëtzgussprozess ze eliminéieren, ze léisen, huet d'Tsinghua Universitéit kreativ en neie Prozess fir d'kolloidal Sprëtzguss vu Keramik proposéiert an onofhängeg e kolloidale Sprëtzgussprototyp entwéckelt, fir d'Injektioun vu barren Keramikschlammformung ze realiséieren.

Déi grondleeënd Iddi ass et, kolloidal Formen mat Sprëtzguss ze kombinéieren, andeems proprietär Injektiounsausrüstung an nei Härtungstechnologie benotzt ginn, déi vum kolloidalen In-situ-Erstarrungsformprozess geliwwert gëtt. Dëse neie Prozess benotzt manner wéi 4 Gew.-% organesch Matière. Eng kleng Quantitéit un organesche Monomeren oder organesche Verbindungen an der waasserbaséierter Suspension gëtt benotzt fir d'Polymeriséierung vun organesche Monomeren no der Injektioun an d'Form séier ze induzéieren, fir e organescht Netzwierkskelett ze bilden, dat de Keramikpulver gläichméisseg ëmwéckelt. Dorënner gëtt net nëmmen d'Zäit vum Entgumméieren däitlech verkierzt, mä och d'Méiglechkeet vu Rëssbildung vum Entgumméieren däitlech reduzéiert.

Et gëtt en enorme Ënnerscheed tëscht Sprëtzguss vu Keramik a Kolloidformung. Den Haaptunterschied ass, datt déi éischt zu der Kategorie Plastikformung gehéiert, an déi zweet zu Schlammformung, dat heescht, de Schlamm huet keng Plastizitéit a ass e karft Material. Well de Schlamm beim Kolloidformung keng Plastizitéit huet, kann déi traditionell Iddi vum Keramiksprëtzguss net iwwerholl ginn. Wann Kolloidformung mat Sprëtzguss kombinéiert gëtt, gëtt d'Kolloidsprëtzguss vu Keramikmaterialien duerch d'Benotzung vu proprietärer Sprëtzgussausrüstung an der neier Härtungstechnologie realiséiert, déi duerch de kolloidalen In-situ-Formungsprozess geliwwert gëtt.

De neie Prozess vum kolloidalen Sprëtzguss vu Keramik ënnerscheet sech vum allgemenge kolloidalen a vum traditionelle Sprëtzguss. De Virdeel vun engem héije Grad un Automatiséierung vum Gußguss ass eng qualitativ Sublimatioun vum kolloidalen Gußgussprozess, wat d'Hoffnung fir d'Industrialiséierung vun High-Tech-Keramik gëtt.