Täiustatud tootmine: keraamiline survevalu on tõusuteel

Keraamilise survevalutehnoloogia rakendamine

CIM-tehnoloogia kiire arenguga on mõnes aspektis kasutatud keraamilisi survevalutooteid

1. Kolmandik Šveitsi kellakorpustest on toodetud keraamilise pulbri survevalutehnoloogia abil ning materjaliks on tsirkooniumoksiid, keraamiline materjal, mis ei kulu kunagi.
2. Jaapanis on tööstuslikult arendatud tsirkooniumoksiidi kiudühendused sisemise ava läbimõõduga 0,015 mm.
3. Ameerika Ühendriigid on realiseerinud tsirkooniumoksiidi juukselõikurite tootmise ja räni nitriidi komponentide kasutamise mootorites.
4. Hiina Kesk-Lõuna Tehnikaülikooli pulbermetallurgia riiklikus võtmelaboratooriumis on välja töötatud täppis-topeltspiraalsegisti ja topeltkeermega keraamiliste düüside keraamiline vooder. Tsirkooniumoksiidi anduri töötas edukalt välja Huazhongi teaduse ja tehnoloogia ülikooli materjaliteaduse ja tehnoloogia kool, kasutades CIM-tehnoloogiat.

Keraamilise survevalu põhiprotsessi vooskeem

Pulber, sideaine, dispergeerija, määrdeaine -- segamine -- degaseerimine granuleerimine -- süstimine -- rasvaärastus -- paagutamine -- Toote testimine

Keraamika Injektsioonvormimise tehnoloogia keraamilise pulbri nõuetele

1. Pulber tuleks spetsiaalselt ette valmistada kõrge täitetiheduse ja madalate kuludega;
2. Pulber ei aglomereeru;
3. Pulbri kuju on peamiselt sfääriline;
4. Pulbri vahel on piisavalt hõõrdumist, et vältida tooriku deformatsiooni või kokkuvarisemist pärast sideaine eemaldamist. Enamikul juhtudel peaks loomulik kaldenurk olema suurem kui 55°;
5. Kiire paagutamise hõlbustamiseks peaks selle osakeste keskmine suurus olema väike, tavaliselt alla 1 μm;
6. Pulber ise on tihe, ilma sisemiste poorideta;
7. Pulbri pind on puhas ega reageeri sideainega keemiliselt.

Survevalu sideaine süsteem

Survevalu sideainetel on kaks põhifunktsiooni.

Esiteks saab pulbrit survevalu etapis ühtlaselt segada ja pulbril võib pärast kuumutamist olla hea voolavus;

Teiseks suudab sideaine säilitada keha kuju pärast survevalu ja rasvaärastuse ajal.

Võib öelda, et sideaine on pulbersurvevalu tehnoloogia tuum ja võti ning iga survevaluprotsessi täiustamise ja läbimurdega kaasneb uue liimimissüsteemi sünd. Kuna CIM-is on pulbri osakeste suurus väiksem kui metallipulbri survevalu puhul, on pulbri enda voolavus halb ning vahe pulbri ja sideaine vahel pärast segamist on väga väike, mille tulemuseks on raske rasvaärastus, mis seab sideainele nõudlikumad nõuded. Seetõttu peavad keraamilise survevalu sideainena olema täidetud järgmised tingimused:

1. Hea liikuvus. Survevormimise viskoossus peaks olema mõõdukas, viskoossus on liiga kõrge, pulbrit ei saa sideaines tõhusalt hajutada, seda pole mitte ainult raske segada, vaid ka raske saada ühtlaselt segatud toorikut, millest on lihtne vormimisvigu tekitada; Liiga madal viskoossus põhjustab keraamilise pulbri ja sideaine delaminatsiooni ning viskoossus ei saa temperatuuriga liiga palju kõikuda, vastasel juhul tekivad defektid.

2. Sideaine peab suutma pulbrit hästi märjaks teha ja omama pulbrile head adhesiooniefekti. Tavaliselt tuleks sideaine märgamisvõime parandamiseks lisada mõningaid pindaktiivseid aineid, et vähendada segu viskoossust ja suurendada selle voolavust. Samal ajal niisutab sideaine osakesi, tekitades kapillaarjõudu osakeste adsorbeerimiseks ja keha deformeerumise vältimiseks. Tooriku stabiilsuse tagamiseks peaks pulber olema sideaine suhtes inertne.

3. Sideaine koosneb mitmekomponendilisest orgaanilisest ainest. Ühel orgaanilisel sideainel on raske voolavusnõudeid täita ja pärast ühe komponendi rasvatustamist tekib lahtine poorsus, mis soodustab ülejäänud sideaine väljajätmist. Praktika on tõestanud, et mitmekomponentse sideaine rasvaärastus on palju kiirem kui ühekomponendilisel sideainel ja defekte on palju vähem. Loomulikult sobivad kokku mitmekomponentsete sideainetega orgaanilised polümeerid.

4. Sideainel on kõrge soojusjuhtivus ja madal soojuspaisumise koefitsient. See mitte ainult ei väldi termilise stressi põhjustatud defekte, vaid vähendab ka keha termilist šokki ja vähendab defekte.

5. Lisaks peab sideaine olema ka mittetoksiline, mittesaastav, mittelenduv, niiskust mitteimav ja tsükliline kuumutusvõime ei muutu.

Erinevate sideainesüsteemide eeliste ja puuduste võrdlus

Koostatakse mitu CIM-is levinud sideainet

Viimastel aastatel on maailmas kõige tüüpilisemad sideained, mida kasutatakse sageli erinevates keraamilistes pulbervormides. Nagu tabelist näha, kuuluvad CIM-is kasutatavad sideained peamiselt termoplastilisest mitmekomponentsest süsteemist.

CIM segu valmistamine

Segu on pulbri ja sideaine segu. Kogu survevaluprotsessis on pulbri ja polümeeri sideaine segu valmistamine üks olulisemaid etappe. Protsess eeldab, et segul on hea homogeensus, head reoloogilised omadused ja head rasvaärastusomadused.

Valitud segamistehnoloogia puhul on peamine roll kiiruse, temperatuuri ja aja sobitamine. Kui aga segamiskiirus ja temperatuur on liiga madalad, ei saa segamisaeg olla ühtlane.

PIM-i reoloogiliseks probleemiks on peamiselt segu viskoossuse hindamine ja iseloomustamine.

Survevalu

Survevalu eesmärk on saada defektideta ja soovitud kujuga ühtlane osakeste paigutus CIM-vormingusse. Valmistatud segu saab tavaliselt süstida tavalisse plastist survevalumasinasse või süstida spetsiaalsesse pulbri süstimismasinasse. Vormimisprotsessi parameetrid hõlmavad üldiselt sissepritse temperatuuri, sissepritserõhku, sissepritse kiirust, rõhu hoidmise rõhku, rõhu hoidmise jahutusaega ja vormi temperatuuri. Kui protsessi parameetreid ei kontrollita korralikult, on lihtne tekitada mitmesuguseid defekte. Sissepritse defekte ei saa järgnevas protsessis kõrvaldada, seetõttu tuleb seda protsessi rangelt kontrollida, mis on toote saagise ja materjalikasutuse parandamiseks ülioluline.

Tsirkooniumoksiidi survevalu osad

Keraamilise survevaluprotsessi defektide kontroll

Defektide kontrolli survevalu protsessis saab vaadelda kahest aspektist: ühelt poolt pannakse paika vormimistemperatuuri, rõhu ja aja vaheline seos; Teine aspekt on sööda vool vormiõõnes täitmisel. Kuna enamik CIM-tooteid on keerulise kuju ja kõrgete täpsusnõuetega väikesed osad, kaasneb segu vooluga vormiõõnes vormi konstruktsiooniprobleemid, sealhulgas etteandeava asukoht, voolukanali pikkus, ventilatsiooniava asukoht jne, mis nõuab selget arusaamist segu vooluomaduse parameetritest, vormiõõnsuse temperatuurist ja jääkpinge jaotusest.

Keraamika paagutamine

Paagutamisprotsess seisneb peamiselt keraamika tera suuruse kasvu kontrollimises, vajalike faasimaterjalide hankimises ning kõrge paagutamistiheduse ja tiheda keraamilise paagutatud korpuse tagamises.

Paagutamisprotsessil on kaks olulist parameetrit: paagutamistemperatuur ja paagutamisaeg

Uus keraamiline survevaluprotsess

Pulber-koospritsevormimine (PCM) on pulbri survevalu uusarendus.See tehnika kasutab kahe silindriga survevalumasinat, et süstida järjestikku kaks erinevat pulbri/sideaine segu vormiõõnde. See protsess võimaldab pinnatöötlust teha survevalu ajal, mitte pärast valmistoote valmistamist. Toote ettevalmistamise ja pinnatöötluse saab lõpetada ühe protsessiga, mis on tehnilisest ja majanduslikust seisukohast väga atraktiivne.

Madalsurve survevalutehnoloogia, sissepritseprotsessi enda seisukohast on madalrõhu sissepritseprotsess parem kui kõrgsurve süstimine.Üldise viskoossuse 1,5–4,0 Pa.s söötmise saab lõpetada 0,8 MPa suruõhuga, mis võib traditsioonilistes seadmetes eemaldada hüdrosüsteemi, sissepritsekolvi ja ühendusvarda süsteemi. On näha, et madalrõhu sissepritse eelisteks on madal survegradient sissepritse rohelises, väike hallituse kulumine, kleepumatu vormi etteandmine, sissepritsekolvi kulumisest ja pulbri/sideaine mitteeraldumisest põhjustatud toitereostuse vältimine. Lisaks on madal energiatarve, väike seadme suurus, lihtne struktuur ja madal hind.