Fabricació avançada: emmotllament per injecció de ceràmica en augment

Aplicació de la tecnologia d'emmotllament per injecció ceràmica

Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia CIM, els productes d'emmotllament per injecció de ceràmica s'han aplicat en alguns aspectes

1. Un terç de les caixes de rellotges suïssos es produeixen amb tecnologia d'emmotllament per injecció de pols de ceràmica, i el material és zirconia, un material ceràmic que mai es desgasta.
2. El Japó ha industrialitzat connectors de fibra de zirconi amb un diàmetre de forat interior de 0,015 mm.
3. Els Estats Units s'han adonat de la producció de talladores de cabell de zirconi i l'aplicació de components de nitrur de silici en motors.
4. Revestiment ceràmic desenvolupat d'un mesclador de doble hèlix de precisió i broquets de ceràmica amb doble fil al Laboratori Estatal de Metal·lúrgia de Pols de la Universitat de Tecnologia del Sud Central de la Xina. El sensor de zirconia va ser desenvolupat amb èxit per l'Escola de Ciència i Tecnologia de Materials de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong mitjançant la tecnologia CIM.

Diagrama de flux bàsic del procés d'emmotllament per injecció de ceràmica

Pols, aglutinant, dispersant, lubricant -- mescla -- desgasificació granulació -- injecció -- desgreixatge -- sinterització -- Proves de productes

Tecnologia d'emmotllament per injecció de ceràmica per als requisits de pols ceràmica

1. La pols s'ha de preparar especialment per a una densitat d'ompliment de límit alt i un baix cost;
2. La pols no s'aglomera;
3. La forma de la pols és principalment esfèrica;
4. Hi ha prou fricció entre la pols per evitar la deformació o el col·lapse de la palangana després de retirar l'aglutinant. En la majoria dels casos, l'angle de pendent natural hauria de ser superior a 55°;
5. Per tal de facilitar la sinterització ràpida, hauria de tenir una mida mitjana de partícula petita, generalment inferior a 1 μm;
6. La pols en si és densa, sense porus interns;
7. La superfície de la pols està neta i no reacciona químicament amb l'aglutinant.

Sistema aglutinant d'emmotllament per injecció

Els aglutinants en modelat per injecció tenen dues funcions bàsiques.

En primer lloc, la pols es pot barrejar uniformement en l'etapa d'emmotllament per injecció i la pols pot tenir una bona fluïdesa després de l'escalfament;

En segon lloc, l'aglutinant pot mantenir la forma del cos després de l'emmotllament per injecció i durant el desgreixatge.

Es pot dir que l'aglutinant és el nucli i la clau en la tecnologia d'emmotllament per injecció de pols, i cada millora i avenç del procés d'emmotllament per injecció s'acompanya del naixement d'un nou sistema d'unió. A CIM, com que la mida de les partícules de pols és més petita que la de l'emmotllament per injecció de pols metàl·liques, la fluïdesa de la pols en si és pobra i la bretxa entre la pols i l'aglutinant després de la barreja és molt petita, cosa que provoca un desgreixatge difícil, que planteja requisits més exigents per a l'aglutinant. Per tant, com a aglutinant d'emmotllament per injecció de ceràmica, s'han de complir les condicions següents:

1. Bona mobilitat. La viscositat de l'emmotllament per injecció ha de ser moderada, la viscositat és massa alta, la pols no es pot dispersar eficaçment a l'aglutinant, no només és difícil de barrejar, sinó que també és difícil obtenir una palangana uniformement barrejada, que és fàcil de produir defectes d'emmotllament; Una viscositat massa baixa provocarà la delaminació de la pols ceràmica i l'aglutinant, i la viscositat no pot fluctuar massa amb la temperatura, en cas contrari es produiran defectes.

2. L'aglutinant ha de poder mullar bé la pols i tenir un bon efecte d'adhesió a la pols. Normalment, per millorar el rendiment d'humectació de l'aglutinant, s'han d'afegir algunes substàncies tensioactives per reduir la viscositat de la mescla i augmentar-ne la fluïdesa. Al mateix temps, l'aglutinant mulla les partícules per produir força capil·lar per adsorbir les partícules i evitar que el cos es deformi. Per tal de garantir l'estabilitat de la palangana, la pols ha de ser inert respecte a l'aglutinant.

3. L'aglutinant està format per matèria orgànica multicomponent. És difícil que un únic aglutinant orgànic compleixi els requisits de fluïdesa i, després de desgreixar un dels components, es forma una porositat oberta, que condueix a l'exclusió de l'aglutinant restant. La pràctica ha demostrat que la velocitat de desgreixatge de l'aglutinant multicomponent és molt més ràpida que la de l'aglomerant d'un sol component i els defectes són molt menors. Per descomptat, els polímers orgànics amb aglutinants multicomponent són compatibles.

4. L'aglutinant té una alta conductivitat tèrmica i un baix coeficient d'expansió tèrmica. Això no només evita els defectes causats per l'estrès tèrmic, sinó que també redueix el xoc tèrmic al cos i redueix els defectes.

5. A més, l'aglutinant també ha de ser no tòxic, no contaminant, no volàtil, sense absorció d'humitat i el rendiment de l'escalfament cíclic no canvia.

Comparació dels avantatges i desavantatges de diversos sistemes d'enquadernació

Es componen diversos aglutinants comuns a CIM

En els darrers anys, els aglutinants més típics s'utilitzen sovint en diversos emmotllaments per injecció de pols ceràmics del món. Com es pot veure a la taula, els aglutinants utilitzats en CIM pertanyen principalment al sistema multicomponent termoplàstic.

Preparació de la mescla CIM

Una mescla és una barreja de pols i aglutinant. En tot el procés d'emmotllament per injecció, la preparació de la barreja de pols i aglutinant de polímer és un dels passos més importants. El procés requereix que la mescla tingui una bona homogeneïtat, bones propietats reològiques i bones característiques de desgreixatge.

Per a la tecnologia de mescla seleccionada, el paper principal és fer coincidir la velocitat, la temperatura i el temps. Tanmateix, si la velocitat i la temperatura de mescla són massa baixes, no importa quant de temps el temps de mescla no pot ser uniforme.

El problema reològic del PIM és principalment l'avaluació i caracterització de la viscositat de la mescla.

Emmotllament per injecció

El propòsit de l'emmotllament per injecció és obtenir un cos conformador CIM sense defectes i una disposició uniforme de partícules en la forma desitjada. La barreja preparada generalment es pot injectar a la màquina d'emmotllament per injecció de plàstic ordinària o es pot injectar a la màquina especial d'injecció de pols. Els paràmetres del procés d'emmotllament inclouen generalment la temperatura d'injecció, la pressió d'injecció, la velocitat d'injecció, la pressió de manteniment de la pressió, el temps de refredament de la pressió i la temperatura del motlle. Si els paràmetres del procés no es controlen correctament, és fàcil produir diversos defectes. Els defectes d'injecció no es poden eliminar en el procés posterior, de manera que aquest procés s'ha de controlar estrictament, la qual cosa és fonamental per millorar el rendiment del producte i la utilització del material.

Peces d'emmotllament per injecció de zirconi

Control de defectes en el procés d'emmotllament per injecció ceràmica

El control dels defectes en el procés d'emmotllament per injecció es pot considerar des de dos aspectes: d'una banda, s'estableix la relació entre temperatura, pressió i temps d'emmotllament; L'altre aspecte és el flux d'alimentació a la cavitat del motlle quan s'omple. Com que la majoria dels productes CIM són peces petites amb formes complexes i requisits d'alta precisió, el flux de mescla a la cavitat del motlle implica problemes de disseny del motlle, inclosa la ubicació del port d'alimentació, la longitud del canal de flux, la ubicació del forat de ventilació, etc., que requereix una comprensió clara dels paràmetres de la propietat del flux de la mescla, la temperatura a la cavitat del motlle i la distribució de l'estrès residual.

Sinterització ceràmica

El procés de sinterització consisteix principalment a controlar el creixement de la mida del gra de la ceràmica, obtenir els materials de fase necessaris i garantir l'alta densitat de sinterització i el cos sinteritzat de ceràmica densa.

Procés de sinterització dos paràmetres importants: la temperatura de sinterització i el temps de sinterització

Nou procés d'emmotllament per injecció de ceràmica

L'emmotllament per injecció de pols (PCM) és un nou desenvolupament de l'emmotllament per injecció de pols.Aquesta tècnica utilitza una màquina d'emmotllament per injecció de doble canó per injectar successivament dues mescles diferents de pols/aglutinant a la cavitat del motlle. Aquest procés permet que el tractament de la superfície es faci durant l'emmotllament per injecció, més que després de la preparació del producte acabat. La preparació i el tractament superficial del producte es poden completar en un únic procés, que per si mateix és molt atractiu des del punt de vista tècnic i econòmic.

Tecnologia d'emmotllament per injecció a baixa pressió, pel que fa al procés d'injecció en si, el procés d'injecció a baixa pressió és millor que la injecció a alta pressió.L'alimentació de la viscositat general entre 1,5-4,0Pa.s es pot completar amb aire comprimit de 0,8Mpa, que pot eliminar el sistema hidràulic, el pistó d'injecció i el sistema de biela en els equips tradicionals. Es pot veure que els avantatges de la injecció a baixa pressió són el gradient de baixa pressió en el verd d'injecció, el petit desgast del motlle, l'alimentació del motlle antiadherent, evitant la contaminació de l'alimentació causada pel desgast del pistó d'injecció i la no separació de pols/aglutinant. A més, hi ha un baix consum d'energia, un equip petit, una estructura senzilla i un baix cost.