التصنيع المتقدم: صناعة حقن السيراميك في ازدياد

تطبيق حقن السيراميك تكنولوجيا القولبة

مع التطور السريعمساءًبفضل تكنولوجيا CIM، تم تطبيق منتجات حقن السيراميك في بعض الجوانب

1. يتم إنتاج ثلث علب الساعات السويسرية باستخدام تكنولوجيا حقن مسحوق السيراميك، والمادة المستخدمة هي الزركونيا، وهي مادة سيراميكية لا تتعرض للتآكل أبدًا.
2. لقد قامت اليابان بتصنيع موصلات ألياف الزركونيا بقطر ثقب داخلي يبلغ 0.015 ملم.
3. أدركت الولايات المتحدة إمكانية إنتاج ماكينات قص الشعر المصنوعة من الزركونيا واستخدام مكونات نيتريد السيليكون في المحركات.
4. تم تطوير بطانة سيراميكية لخلاط حلزوني مزدوج دقيق وفوهات سيراميكية ذات خيوط مزدوجة في مختبر مفتاح الدولة مسحوق المعادن جامعة جنوب وسط الصين للتكنولوجيا. طوّرت كلية علوم وتكنولوجيا المواد بجامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا مستشعر الزركونيا بنجاح باستخدام تكنولوجيا CIM.

مخطط سير العملية الأساسية لقولبة حقن السيراميك

مسحوق، رابط، مشتت، مادة تشحيم -- خلط -- إزالة الغازات التحبيب -- حقن -- إزالة الشحوم -- التلبيد -- اختبار المنتج

تقنية حقن السيراميك لمتطلبات مسحوق السيراميك

1. يجب تحضير المسحوق خصيصًا لتحقيق كثافة ملء حدية عالية وتكلفة منخفضة.
2. المسحوق لا يتكتل.
3. شكل المسحوق كروي في الغالب.
4. يوجد احتكاك كافٍ بين المسحوق لتجنب تشوه أو انهيار السبيكة بعد إزالة المادة الرابطة. في معظم الحالات، يجب أن تكون زاوية الميل الطبيعية أكبر من 55 درجة.
5. لتسهيل عملية التلبيد السريع، يجب أن يكون متوسط ​​حجم الجسيمات صغيرًا، وعادةً ما يكون أقل من 1 ميكرومتر؛
6. المسحوق بحد ذاته كثيف، ولا يحتوي على مسام داخلية؛
7. يكون سطح المسحوق نظيفًا ولا يتفاعل كيميائيًا مع المادة الرابطة.

نظام رابط قولبة الحقن

تتمتع المواد الرابطة في عملية القولبة بالحقن بوظيفتين أساسيتين.

أولاً، يمكن خلط المسحوق بالتساوي في مرحلة قولبة الحقن، ويمكن أن يتمتع المسحوق بسيولة جيدة بعد التسخين؛

ثانياً، يمكن للمادة الرابطة أن تحافظ على شكل الجسم بعد عملية القولبة بالحقن وأثناء إزالة الشحوم.

يمكن القول إن المادة الرابطة هي جوهر تكنولوجيا حقن المساحيق، وكل تطور وتطور في عملية حقن المساحيق يصاحبه ظهور نظام ربط جديد. في تقنية CIM، نظرًا لصغر حجم جزيئات المسحوق مقارنةً بحقن مسحوق المعادن، تكون سيولة المسحوق نفسه ضعيفة، وتكون الفجوة بين المسحوق والمادة الرابطة بعد الخلط صغيرة جدًا، مما يُصعّب إزالة الشحوم، مما يُفرض متطلبات أكثر صعوبة على المادة الرابطة. لذلك، يجب استيفاء الشروط التالية للمادة الرابطة المستخدمة في حقن السيراميك:

1. مرونة جيدة. يجب أن تكون لزوجة حقن القالب معتدلة، فإذا كانت اللزوجة عالية جدًا، يصعب توزيع المسحوق بشكل فعال في المادة الرابطة، مما يصعب عملية الخلط، ويصعب أيضًا الحصول على خليط متجانس، مما يؤدي إلى عيوب في القالب. اللزوجة المنخفضة جدًا ستؤدي إلى انفصال مسحوق السيراميك والمادة الرابطة، ويجب ألا تتقلب اللزوجة كثيرًا مع درجة الحرارة، وإلا ستحدث عيوب.

٢. يجب أن يكون الرابط قادرًا على ترطيب المسحوق جيدًا وأن يكون له تأثير التصاق جيد عليه. لتحسين أداء الرابط في الترطيب، عادةً ما تُضاف بعض المواد الفعالة على السطح لتقليل لزوجة الخليط وزيادة سيولته. في الوقت نفسه، يُبلل الرابط الجسيمات لتوليد قوة شعرية لامتصاصها ومنع تشوه الجسم. لضمان استقرار السبيكة، يجب أن يكون المسحوق خاملًا بالنسبة للرابط.

٣. يتكون الرابط من مادة عضوية متعددة المكونات. يصعب على رابط عضوي واحد تلبية متطلبات السيولة، وبعد إزالة الشحوم من أحد المكونات، تتشكل مسامية مفتوحة، مما يُساعد على استبعاد الرابط المتبقي. وقد أثبتت التجربة أن معدل إزالة الشحوم في الرابط متعدد المكونات أسرع بكثير من الرابط أحادي المكون، وأن عيوبه أقل بكثير. وبالطبع، تتوافق البوليمرات العضوية مع الروابط متعددة المكونات.

٤. يتميز الرابط بموصلية حرارية عالية ومعامل تمدد حراري منخفض. هذا لا يمنع العيوب الناتجة عن الإجهاد الحراري فحسب، بل يقلل أيضًا من الصدمات الحرارية للجسم ويقلل العيوب.

5. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون الموثق أيضًا غير سام وغير ملوث وغير متطاير وغير ممتص للرطوبة، ويجب ألا يتغير أداء التسخين الدوري.

مقارنة بين مزايا وعيوب أنظمة المجلدات المختلفة

تتكون العديد من المجلدات الشائعة في CIM من

في السنوات الأخيرة، أصبحت المواد الرابطة الأكثر شيوعًا في مختلف عمليات حقن مسحوق السيراميك عالميًا. وكما يتضح من الجدول، فإن المواد الرابطة المستخدمة في تقنية CIM تنتمي بشكل رئيسي إلى نظام اللدائن الحرارية متعددة المكونات.

تحضير خليط CIM

الخليط هو خليط من مسحوق ورابط. في عملية قولبة الحقن بأكملها، يُعد تحضير خليط المسحوق ورابط البوليمر من أهم الخطوات. تتطلب هذه العملية أن يتمتع الخليط بتجانس جيد، وخصائص ريولوجية جيدة، وخصائص إزالة شحوم جيدة.

بالنسبة لتقنية الخلط المختارة، يتمثل الدور الرئيسي في مطابقة معدل الخلط ودرجة الحرارة والوقت. ومع ذلك، إذا كانت سرعة الخلط ودرجة الحرارة منخفضتين جدًا، فلن يكون وقت الخلط موحدًا مهما طالت المدة.

المشكلة الرومولوجية لـ PIM تتمثل بشكل أساسي في تقييم وتوصيف لزوجة الخليط.

حقن القالب

الهدف من عملية القولبة بالحقن هو الحصول على جسم تشكيل CIM خالٍ من العيوب، مع ترتيب موحد للجسيمات بالشكل المطلوب. يمكن حقن الخليط المُحضّر عادةً في آلة قولبة حقن البلاستيك العادية، أو في آلة حقن المساحيق الخاصة. تشمل معايير عملية القولبة عادةً درجة حرارة الحقن، وضغط الحقن، وسرعة الحقن، وزمن تثبيت الضغط، وزمن تبريد الضغط، ودرجة حرارة القالب. إذا لم تُضبط معايير العملية بشكل صحيح، فمن السهل ظهور عيوب مختلفة. لا يمكن التخلص من عيوب الحقن في العمليات اللاحقة، لذا يجب التحكم في هذه العملية بدقة، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين إنتاجية المنتج واستخدام المواد.

أجزاء حقن الزركونيا

السيطرة على العيوب في عملية حقن السيراميك

يمكن النظر إلى التحكم في عيوب عملية قولبة الحقن من منظورين: من جهة، تحديد العلاقة بين درجة حرارة القالب والضغط والوقت؛ ومن جهة أخرى، تدفق التغذية في تجويف القالب عند التعبئة. ونظرًا لأن معظم منتجات CIM عبارة عن قطع صغيرة ذات أشكال معقدة ومتطلبات دقة عالية، فإن تدفق الخليط في تجويف القالب ينطوي على مسائل تصميمية، بما في ذلك موقع منفذ التغذية، وطول قناة التدفق، وموقع فتحة التهوية، وما إلى ذلك، مما يتطلب فهمًا واضحًا لمعايير تدفق الخليط، ودرجة الحرارة في تجويف القالب، وتوزيع الإجهاد المتبقي.

التلبيد الخزفي

ال عملية التلبيد يتم استخدامه بشكل أساسي للتحكم في نمو حجم حبيبات السيراميك، والحصول على مواد الطور المطلوبة، وضمان كثافة التلبيد العالية والجسم الخزفي الكثيف الملبد.

تتضمن عملية التلبيد معامِلين مهمين: درجة حرارة التلبيد ووقت التلبيد

عملية حقن السيراميك الجديدة

إن عملية حقن المسحوق المشترك (PCM) هي تطور جديد في عملية حقن المسحوق. تستخدم هذه التقنية آلة قولبة بالحقن مزدوجة الأسطوانة لحقن خليطين مختلفين من المسحوق/المادة الرابطة بالتتابع في تجويف القالب. تتيح هذه العملية معالجة السطح أثناء عملية القولبة بالحقن، بدلاً من معالجتها بعد تحضير المنتج النهائي. يمكن إتمام تحضير المنتج ومعالجته السطحية في عملية واحدة، وهو أمر جذاب للغاية من الناحيتين التقنية والاقتصادية.

تكنولوجيا حقن الضغط المنخفض، من حيث عملية الحقن نفسها، عملية حقن الضغط المنخفض أفضل من حقن الضغط العالي. يمكن إكمال تغذية اللزوجة العامة بين 1.5 و4.0 باسكال/ثانية باستخدام هواء مضغوط 0.8 ميجا باسكال، مما يُغني عن النظام الهيدروليكي ومكبس الحقن ونظام قضيب التوصيل في المعدات التقليدية. ومن مزايا منطقة الحقن منخفضة الضغط وتدرج الضغط المنخفض في منطقة الحقن الخضراء، تقليل تآكل القالب، وتغذية القالب غير اللاصقة، وتجنب تلوث التغذية الناتج عن تآكل مكبس الحقن وعدم فصل المسحوق/المادة الرابطة. كما يتميز بانخفاض استهلاك الطاقة، وصغر حجم المعدات، وبساطة هيكلها، وانخفاض تكلفتها.