Pokročilá výroba: Keramické vstřikování na vzestupu

Aplikace technologie vstřikování keramiky

S rychlým rozvojem technologie CIM byly v některých aspektech aplikovány keramické vstřikovací produkty

1. Třetina pouzder švýcarských hodinek je vyrobena technologií vstřikování keramického prášku a materiálem je oxid zirkoničitý, keramický materiál, který se nikdy neopotřebuje.
2. Japonsko má průmyslové konektory zirkonových vláken s vnitřním průměrem otvoru 0,015 mm.
3. Spojené státy americké realizovaly výrobu zirkoniových strojků na stříhání vlasů a aplikaci komponent z nitridu křemíku do motorů.
4. Vyvinuté keramické obložení přesného dvoušroubovicového mixéru a keramických trysek s dvojitým závitem ve Státní klíčové laboratoři práškové metalurgie Central South University of Technology v Číně. Zirkoniový senzor byl úspěšně vyvinut na School of Materials Science and Technology of Huazhong University of Science and Technology pomocí technologie CIM.

Základní vývojový diagram procesu vstřikování keramiky

Prášek, pojivo, disperzant, mazivo -- míchání -- odplyňovací granulace -- vstřikování -- odmašťování -- slinování -- Testování výrobků

Technologie keramického vstřikování pro požadavky na keramický prášek

1. Prášek by měl být speciálně připraven pro vysokou limitní hustotu plnění a nízkou cenu;
2. Prášek neaglomeruje;
3. Tvar prášku je převážně sférický;
4. Mezi práškem je dostatečné tření, aby se zabránilo deformaci nebo zborcení sochoru po odstranění pojiva. Ve většině případů by měl být přirozený úhel sklonu větší než 55°;
5. Pro usnadnění rychlého slinování by měl mít malou průměrnou velikost částic, obecně menší než 1 μm;
6. Samotný prášek je hustý, bez vnitřních pórů;
7. Povrch prášku je čistý a chemicky nereaguje s pojivem.

Vstřikovací pojivový systém

Pojiva ve vstřikování mají dvě základní funkce.

Za prvé, prášek může být rovnoměrně smíchán ve fázi vstřikování a prášek může mít po zahřátí dobrou tekutost;

Za druhé, pojivo může zachovat tvar tělesa po vstřikování a během odmašťování.

Dá se říci, že pojivo je jádrem a klíčem v technologii vstřikování prášku a každé zlepšení a průlom v procesu vstřikování je doprovázeno zrodem nového systému spojování. V CIM, protože velikost částic prášku je menší než u vstřikování kovového prášku, je tekutost samotného prášku špatná a mezera mezi práškem a pojivem po smíchání je velmi malá, což má za následek obtížné odmašťování, což klade náročnější požadavky na pojivo. Proto jako keramické vstřikovací pojivo musí být splněny následující podmínky:

1. Dobrá pohyblivost. Viskozita vstřikování by měla být mírná, viskozita je příliš vysoká, prášek nelze účinně dispergovat v pojivu, je nejen obtížné míchat, ale také je obtížné získat rovnoměrně promíchaný předvalek, který snadno vytváří vady formování; Příliš nízká viskozita způsobí delaminaci keramického prášku a pojiva a viskozita nemůže příliš kolísat s teplotou, jinak dojde k defektům.

2. Pojivo musí být schopno prášek dobře smáčet a mít dobrý adhezní účinek na prášek. Obvykle za účelem zlepšení smáčivosti pojiva by měly být přidány některé povrchově aktivní látky, aby se snížila viskozita směsi a zvýšila její tekutost. Současně pojivo smáčí částice, aby vytvořilo kapilární sílu, která částice adsorbuje a chrání tělo před deformací. Aby byla zajištěna stabilita předvalku, měl by být prášek vůči pojivu inertní.

3. Pojivo je složeno z vícesložkové organické hmoty. Pro jediné organické pojivo je obtížné splnit požadavky na tekutost a po odmaštění jedné ze složek se vytvoří otevřená pórovitost, což vede k vyloučení zbývajícího pojiva. Praxe ukázala, že rychlost odmašťování vícesložkového pojiva je mnohem rychlejší než u jednosložkového pojiva a defektů je mnohem menší. Organické polymery s vícesložkovými pojivy jsou samozřejmě kompatibilní.

4. Pojivo má vysokou tepelnou vodivost a nízký koeficient tepelné roztažnosti. Tím se nejen zabrání defektům způsobeným tepelným namáháním, ale také se sníží tepelný šok pro tělo a sníží se vady.

5. Kromě toho musí být pojivo také netoxické, neznečišťující, netěkavé, neabsorbující vlhkost a výkon cyklického ohřevu se nemění.

Porovnání výhod a nevýhod různých pojivových systémů

V CIM je složeno několik běžných pojiv

V posledních letech jsou nejtypičtější pojiva často používaná při vstřikování různých keramických prášků na světě. Jak je z tabulky patrné, pojiva používaná v CIM patří převážně do termoplastického vícesložkového systému.

Příprava směsi CIM

Směs je směs prášku a pojiva. V celém procesu vstřikování je příprava směsi prášku a polymerního pojiva jedním z nejdůležitějších kroků. Proces vyžaduje, aby směs měla dobrou homogenitu, dobré reologické vlastnosti a dobré odmašťovací vlastnosti.

U zvolené technologie míchání je hlavní rolí sladit rychlost, teplotu a čas. Pokud jsou však rychlost a teplota míchání příliš nízké, bez ohledu na to, jak dlouhá doba míchání nemůže být rovnoměrná.

Reologickým problémem PIM je především hodnocení a charakterizace viskozity směsi.

Vstřikování

Účelem vstřikování je získat tvarovací těleso CIM bez defektů a rovnoměrného uspořádání částic v požadovaném tvaru. Připravená směs může být obecně vstřikována do běžného vstřikovacího stroje na plasty nebo může být vstřikována do speciálního stroje na vstřikování prášku. Parametry procesu tvarování obecně zahrnují teplotu vstřikování, tlak vstřikování, rychlost vstřikování, tlak udržující tlak, dobu chlazení udržující tlak a teplotu formy. Pokud parametry procesu nejsou správně kontrolovány, je snadné produkovat různé vady. Vady vstřikování nelze v následném procesu odstranit, takže tento proces musí být přísně kontrolován, což je rozhodující pro zlepšení výtěžnosti produktu a využití materiálu.

Díly pro vstřikování zirkonu

Kontrola vad v procesu vstřikování keramiky

Kontrolu vad v procesu vstřikování lze uvažovat ze dvou hledisek: na jedné straně se nastavuje vztah mezi teplotou tváření, tlakem a časem; Dalším aspektem je proudění krmiva v dutině formy při plnění. Protože většina výrobků CIM jsou malé díly se složitými tvary a vysokými požadavky na přesnost, tok směsi v dutině formy zahrnuje problémy s konstrukcí formy, včetně umístění plnicího otvoru, délky průtokového kanálu, umístění odvzdušňovacího otvoru atd., což vyžaduje jasné pochopení parametrů vlastnosti toku směsi, teploty v dutině formy a rozložení zbytkového napětí.

Keramické slinování

Proces slinování má hlavně řídit růst velikosti zrn keramiky, získat požadované fázové materiály a zajistit vysokou hustotu slinování a husté keramické slinuté těleso.

Proces slinování dva důležité parametry: teplota slinování a doba slinování

Nový proces vstřikování keramiky

Powder co-injection moulding (PCM) je nový vývoj vstřikování prášku.Tato technika využívá dvouválcový vstřikovací stroj k postupnému vstřikování dvou různých směsí prášku a pojiva do dutiny formy. Tento proces umožňuje provádět povrchovou úpravu během vstřikování, spíše než po přípravě hotového výrobku. Přípravu a povrchovou úpravu výrobku lze dokončit v jediném procesu, což je samo o sobě velmi atraktivní z technického i ekonomického hlediska.

Technologie nízkotlakého vstřikování, pokud jde o samotný proces vstřikování, proces nízkotlakého vstřikování je lepší než vysokotlaké vstřikování.Přívod obecné viskozity mezi 1,5-4,0 Pa.s může být doplněn stlačeným vzduchem 0,8 MPa, který může odstranit hydraulický systém, vstřikovací píst a systém ojnice v tradičním zařízení. Je vidět, že výhody nízkotlakého vstřikování jsou nízký tlakový gradient ve vstřikovací zelené, malé opotřebení formy, nepřilnavé podávání formy, zamezení znečištění podávání způsobeného opotřebením vstřikovacího pístu a neoddělováním prášku/pojiva. Kromě toho je zde nízká spotřeba energie, malá velikost zařízení, jednoduchá konstrukce a nízké náklady.