Nege presisie-gietprosesse van sirkoniumkeramiek

Nege presisie-gietprosesse van sirkoniumkeramiek
Die gietproses speel 'n skakelrol in die hele voorbereidingsproses van keramiekmateriale, en is die sleutel om die werkverrigtingsbetroubaarheid en produksieherhaalbaarheid van keramiekmateriale en -komponente te verseker.
Met die ontwikkeling van die samelewing kan die tradisionele handkniemetode, wielvormingsmetode, voegmetode, ens. van tradisionele keramiek nie meer aan die behoeftes van die moderne samelewing vir produksie en verfyning voldoen nie, daarom is 'n nuwe gietproses gebore. ZrO2 fyn keramiekmateriale word wyd gebruik in die volgende 9 tipes gietprosesse (2 tipes droë metodes en 7 tipes nat metodes):

1. Droë gietwerk

1.1 Droë persing

Droë persing gebruik druk om keramiekpoeier in 'n sekere vorm van die vorm te pers. Die kern daarvan is dat die poeierdeeltjies mekaar in die vorm nader onder die werking van eksterne krag, en stewig verbind word deur interne wrywing om 'n sekere vorm te behou. Die hoofdefek in drooggeperste groen liggame is afsplintering, wat te wyte is aan die interne wrywing tussen die poeiers en die wrywing tussen die poeiers en die vormwand, wat lei tot drukverlies binne die vorm.

Die voordele van droë persing is dat die grootte van die groen liggaam akkuraat is, die werking eenvoudig is, en dit gerieflik is om gemeganiseerde werking te bewerkstellig; die inhoud van vog en bindmiddel in die groen droë persing is klein, en die krimping tydens droogmaak en bak is klein. Dit word hoofsaaklik gebruik om produkte met eenvoudige vorms te vorm, en die aspekverhouding is klein. Die nadeel van droë persing is die verhoogde produksiekoste wat veroorsaak word deur vormslytasie.

1.2 Isostatiese persing

Isostatiese persing is 'n spesiale vormingsmetode wat ontwikkel is op grond van tradisionele droë persing. Dit gebruik vloeistofoordragdruk om druk eweredig op die poeier binne die elastiese vorm vanuit alle rigtings toe te pas. As gevolg van die konsekwentheid van die interne druk van die vloeistof, dra die poeier dieselfde druk in alle rigtings, sodat die verskil in die digtheid van die groen liggaam vermy kan word.

Isostatiese persing word verdeel in natsak-isostatiese persing en droësak-isostatiese persing. Natsak-isostatiese persing kan produkte met komplekse vorms vorm, maar dit kan slegs afwisselend werk. Droësak-isostatiese persing kan outomatiese deurlopende werking bewerkstellig, maar kan slegs produkte met eenvoudige vorms soos vierkantige, ronde en buisvormige dwarssnitte vorm. Isostatiese persing kan 'n eenvormige en digte groen liggaam verkry, met klein vuurkrimping en eenvormige krimping in alle rigtings, maar die toerusting is kompleks en duur, en die produksiedoeltreffendheid is nie hoog nie, en dit is slegs geskik vir die produksie van materiale met spesiale vereistes.

2. Natvorming

2.1 Voegwerk
Die voeggietproses is soortgelyk aan bandgiet, die verskil is dat die gietproses 'n fisiese dehidrasieproses en 'n chemiese koagulasieproses insluit. Fisiese dehidrasie verwyder die water in die slurry deur die kapillêre werking van die poreuse gipsvorm. Die Ca2+ wat gegenereer word deur die oplos van die oppervlak CaSO4 verhoog die ioniese sterkte van die slurry, wat lei tot die flokkulasie van die slurry.
Onder die werking van fisiese dehidrasie en chemiese koagulasie word die keramiekpoeierdeeltjies op die gipswand neergelê. Voeging is geskik vir die voorbereiding van grootskaalse keramiekonderdele met komplekse vorms, maar die kwaliteit van die groen liggaam, insluitend vorm, digtheid, sterkte, ens., is swak, die arbeidsintensiteit van werkers is hoog, en dit is nie geskik vir outomatiese bedrywighede nie.

2.2 Warm gietwerk
Warm gietwerk is om keramiekpoeier met bindmiddel (paraffien) by 'n relatief hoë temperatuur (60~100℃) te meng om 'n slurry vir warm gietwerk te verkry. Die slurry word onder die werking van saamgeperste lug in die metaalvorm ingespuit, en die druk word gehandhaaf. Na afkoeling en ontvorming om 'n wasblanko te verkry, word die wasblanko onder die beskerming van 'n inerte poeier ontwas om 'n groen liggaam te verkry, en die groen liggaam word by hoë temperatuur gesinter om porselein te word.

Die groen liggaam wat deur warm gietwerk gevorm word, het presiese afmetings, 'n eenvormige interne struktuur, minder vormslytasie en hoë produksiedoeltreffendheid, en is geskik vir verskeie grondstowwe. Die temperatuur van die wasslurry en die vorm moet streng beheer word, anders sal dit onderinspuiting of vervorming veroorsaak, dus is dit nie geskik vir die vervaardiging van groot onderdele nie, en die tweestap-bakproses is ingewikkeld en die energieverbruik is hoog.

2.3 Bandgietwerk
Bandgietwerk is om keramiekpoeier volledig met 'n groot hoeveelheid organiese bindmiddels, weekmakers, dispergeermiddels, ens. te meng om 'n vloeibare viskose slurry te verkry, die slurry by die hopper van die gietmasjien te voeg en die dikte met 'n skraper te beheer. Dit vloei deur die voermondstuk na die vervoerband, en die filmblanko word na droging verkry.

Hierdie proses is geskik vir die voorbereiding van filmmateriaal. Om beter buigsaamheid te verkry, word 'n groot hoeveelheid organiese materiaal bygevoeg, en die prosesparameters moet streng beheer word, anders sal dit maklik defekte soos afskilfering, strepe, lae filmsterkte of moeilike afskilfering veroorsaak. Die organiese materiaal wat gebruik word, is giftig en sal omgewingsbesoedeling veroorsaak, en 'n nie-giftige of minder giftige stelsel moet soveel as moontlik gebruik word om omgewingsbesoedeling te verminder.

2.4 Gel-inspuitgietwerk
Gel-inspuitgiettegnologie is 'n nuwe kolloïdale vinnige prototiperingsproses wat die eerste keer deur navorsers by die Oak Ridge National Laboratory in die vroeë 1990's uitgevind is. Die kern daarvan is die gebruik van organiese monomeeroplossings wat polimeriseer in hoësterkte, lateraal gekoppelde polimeer-oplosmiddelgels.

'n Slurry van keramiekpoeier opgelos in 'n oplossing van organiese monomere word in 'n vorm gegiet, en die monomeermengsel polimeriseer om 'n gegelde deel te vorm. Aangesien die lateraal gekoppelde polimeer-oplosmiddel slegs 10%–20% (massafraksie) polimeer bevat, is dit maklik om die oplosmiddel van die geldeel deur 'n droogstap te verwyder. Terselfdertyd, as gevolg van die laterale verbinding van die polimere, kan die polimere nie met die oplosmiddel migreer tydens die droogproses nie.

Hierdie metode kan gebruik word om enkelfase- en saamgestelde keramiekonderdele te vervaardig, wat kompleksvormige, kwasi-netgrootte keramiekonderdele kan vorm, en die groen sterkte daarvan is so hoog as 20-30Mpa of meer, wat herverwerk kan word. Die hoofprobleem van hierdie metode is dat die krimptempo van die embrio-liggaam relatief hoog is tydens die verdigtingsproses, wat maklik lei tot die vervorming van die embrio-liggaam; sommige organiese monomere het suurstofinhibisie, wat veroorsaak dat die oppervlak afskilfer en afval; as gevolg van die temperatuur-geïnduseerde organiese monomeerpolimerisasieproses, veroorsaak temperatuurskeuring interne spanning, wat veroorsaak dat die spasies breek, ensovoorts.

2.5 Direkte stollingsinspuitgietwerk
Direkte stollingsinspuitgietwerk is 'n giettegnologie wat deur ETH Zurich ontwikkel is: oplosmiddelwater, keramiekpoeier en organiese bymiddels word volledig gemeng om elektrostaties stabiele, lae-viskositeit, hoë-vastestofinhoud-slurry te vorm, wat verander kan word deur slurry pH of chemikalieë by te voeg wat elektrolietkonsentrasie verhoog, dan word die slurry in 'n nie-poreuse vorm ingespuit.

Beheer die verloop van chemiese reaksies tydens die proses. Die reaksie voor spuitgietvorming word stadig uitgevoer, die viskositeit van die slurry word laag gehou, en die reaksie word versnel na spuitgietvorming, die slurry stol, en die vloeibare slurry word omskep in 'n soliede liggaam. Die verkrygde groen liggaam het goeie meganiese eienskappe en die sterkte kan 5 kPa bereik. Die groen liggaam word uit die vorm gehaal, gedroog en gesinter om 'n keramiekonderdeel van die verlangde vorm te vorm.

Die voordele daarvan is dat dit nie of slegs 'n klein hoeveelheid organiese bymiddels benodig (minder as 1%), die groen liggaam hoef nie ontvet te word nie, die groen liggaamsdigtheid is uniform, die relatiewe digtheid is hoog (55%~70%), en dit kan groot en kompleks gevormde keramiekonderdele vorm. Die nadeel daarvan is dat die bymiddels duur is, en gas word gewoonlik tydens die reaksie vrygestel.

2.6 Spuitgietwerk
Spuitgietvorming word al lank gebruik in die vorming van plastiekprodukte en die vorming van metaalvorms. Hierdie proses gebruik lae temperatuur uitharding van termoplastiese organiese materiale of hoë temperatuur uitharding van termoverhardende organiese materiale. Die poeier en organiese draer word in 'n spesiale mengtoerusting gemeng en dan onder hoë druk (tiene tot honderde MPa) in die vorm ingespuit. As gevolg van die hoë gietdruk, het die verkrygde blanko presiese afmetings, hoë gladheid en kompakte struktuur; die gebruik van spesiale giettoerusting verbeter die produksiedoeltreffendheid aansienlik.

In die laat 1970's en vroeë 1980's is die spuitgietproses toegepas op die vorming van keramiekonderdele. Hierdie proses realiseer die plastiekvorming van onvrugbare materiale deur 'n groot hoeveelheid organiese materiaal by te voeg, wat 'n algemene keramiekplastiekvormingsproses is. In spuitgiettegnologie, benewens die gebruik van termoplastiese organiese stowwe (soos poliëtileen, polistireen), termohardende organiese stowwe (soos epoksiehars, fenolhars) of wateroplosbare polimere as die hoofbindmiddel, is dit nodig om sekere hoeveelhede proseshulpmiddels soos weekmakers, smeermiddels en koppelmiddels by te voeg om die vloeibaarheid van die keramiek-inspuitingsuspensie te verbeter en die kwaliteit van die inspuitgietliggaam te verseker.

Die spuitgietproses het die voordele van 'n hoë mate van outomatisering en die presiese grootte van die gietstuk. Die organiese inhoud in die groen liggaam van spuitgegotte keramiekonderdele is egter so hoog as 50 vol%. Dit neem lank, selfs 'n paar dae tot dosyne dae, om hierdie organiese stowwe in die daaropvolgende sinterproses uit te skakel, en dit is maklik om kwaliteitsdefekte te veroorsaak.

2.7 Kolloïdale inspuitgietwerk
Om die probleme van die groot hoeveelheid organiese materiaal wat bygevoeg word en die moeilikheid om die probleme in die tradisionele spuitgietproses uit te skakel, op te los, het die Tsinghua Universiteit kreatief 'n nuwe proses vir kolloïdale spuitgiet van keramiek voorgestel, en onafhanklik 'n kolloïdale spuitgietprototipe ontwikkel om die inspuiting van dorre keramiek-slurryvorming te verwesenlik.

Die basiese idee is om kolloïdale gietwerk met spuitgietwerk te kombineer, deur gebruik te maak van eie inspuittoerusting en nuwe genesingstegnologie wat deur die kolloïdale in-situ stollingsgietproses verskaf word. Hierdie nuwe proses gebruik minder as 4 gewig% organiese materiaal. 'n Klein hoeveelheid organiese monomere of organiese verbindings in die watergebaseerde suspensie word gebruik om die polimerisasie van organiese monomere vinnig te veroorsaak na inspuiting in die vorm om 'n organiese netwerkskelet te vorm, wat die keramiekpoeier eweredig toedraai. Onder andere word nie net die tyd van ontgomming aansienlik verkort nie, maar ook die moontlikheid van krake van ontgomming word aansienlik verminder.

Daar is 'n groot verskil tussen spuitgiet van keramiek en kolloïdale giet. Die hoofverskil is dat eersgenoemde tot die kategorie plastiekgiet behoort, en laasgenoemde tot slurrygiet, dit wil sê, die slurry het geen plastisiteit nie en is 'n dorre materiaal. Omdat die slurry geen plastisiteit in kolloïdale giet het nie, kan die tradisionele idee van keramiekspuitgiet nie aangeneem word nie. As kolloïdale giet gekombineer word met spuitgiet, word kolloïdale spuitgiet van keramiekmateriale gerealiseer deur die gebruik van eie inspuittoerusting en nuwe genesingstegnologie wat deur die kolloïdale in-situ gietproses verskaf word.

Die nuwe proses van kolloïdale inspuitgiet van keramiek verskil van algemene kolloïdale giet en tradisionele inspuitgiet. Die voordeel van 'n hoë mate van gietoutomatisering is 'n kwalitatiewe sublimasie van die kolloïdale gietproses, wat die hoop vir die industrialisering van hoëtegnologie-keramiek sal word.