Napredna proizvodnja: injekcijsko prešanje keramike u porastu

Primjena tehnologije keramičkog injekcijskog prešanja

S brzim razvojem CIM tehnologije, keramički proizvodi za injekcijsko prešanje primijenjeni su u nekim aspektima

1. Jedna trećina kućišta švicarskih satova proizvodi se tehnologijom brizganja keramičkog praha, a materijal je cirkonij, keramički materijal koji se nikada ne haba.
2. Japan ima industrijalizirane konektore od cirkonijevih vlakana s unutarnjim promjerom otvora od 0,015 mm.
3. U Sjedinjenim Američkim Državama realizirana je proizvodnja cirkonijevih šišača i primjena komponenata silicijevog nitrida u motorima.
4. Razvijena keramička obloga precizne miješalice s dvostrukom spiralom i keramičkih mlaznica s dvostrukim navojem u Državnom laboratoriju za metalurgiju praha Središnjeg južnog tehnološkog sveučilišta Kine. Cirkonski senzor uspješno je razvila Škola za znanost o materijalima i tehnologiju Sveučilišta za znanost i tehnologiju Huazhong koristeći CIM tehnologiju.

Osnovni dijagram toka procesa injekcijskog prešanja keramike

Prah, vezivo, dispergant, lubrikant -- miješanje -- degaziranje granulacije -- ubrizgavanje -- odmašćivanje -- sinterovanje -- Ispitivanje proizvoda

Tehnologija brizganja keramike za potrebe keramičkog praha

1. Prašak treba biti posebno pripremljen za visoku granicu gustoće punjenja i niske cijene;
2. Puder se ne nakuplja;
3. Oblik praha je uglavnom sferičan;
4. Postoji dovoljno trenja između praha da se izbjegne deformacija ili kolaps trupca nakon uklanjanja veziva. U većini slučajeva kut prirodnog nagiba trebao bi biti veći od 55°;
5. Kako bi se omogućilo brzo sinteriranje, treba imati malu prosječnu veličinu čestica, općenito manje od 1 μm;
6. Sam puder je gust, bez unutarnjih pora;
7. Površina praha je čista i ne reagira kemijski s vezivom.

Sustav veziva za injekcijsko prešanje

Veziva u injekcijskom prešanju imaju dvije osnovne funkcije.

Prije svega, prah se može ravnomjerno miješati u fazi injekcijskog prešanja, a prah može imati dobru fluidnost nakon zagrijavanja;

Drugo, vezivo može zadržati oblik tijela nakon injekcijskog prešanja i tijekom odmašćivanja.

Može se reći da je vezivo srž i ključ u tehnologiji injekcijskog prešanja praha, a svako poboljšanje i napredak procesa injekcijskog prešanja prati rađanje novog sustava lijepljenja. U CIM-u, budući da je veličina čestica praha manja nego kod injekcijskog prešanja metalnog praha, fluidnost samog praha je loša, a razmak između praha i veziva nakon miješanja je vrlo mali, što rezultira teškim odmašćivanjem, što postavlja zahtjevnije zahtjeve za vezivo. Stoga, kao vezivo za keramičko injekcijsko prešanje, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:

1. Dobra mobilnost. Viskoznost injekcijskog prešanja treba biti umjerena, viskoznost je previsoka, prah se ne može učinkovito raspršiti u vezivu, nije samo teško miješati, već je i teško dobiti jednolično izmiješanu gredicu, što je lako proizvesti defekte kalupljenja; Preniska viskoznost uzrokovat će raslojavanje keramičkog praha i veziva, a viskoznost ne smije previše fluktuirati s temperaturom, inače će doći do nedostataka.

2. Vezivo mora moći dobro smočiti prah i imati dobar učinak prianjanja na prah. Obično kako bi se poboljšala sposobnost vlaženja veziva, potrebno je dodati neke površinski aktivne tvari kako bi se smanjila viskoznost smjese i povećala njezina fluidnost. U isto vrijeme, vezivo vlaži čestice kako bi proizvelo kapilarnu silu koja adsorbira čestice i čuva tijelo od deformacije. Da bi se osigurala stabilnost trupca, prah treba biti inertan u odnosu na vezivo.

3. Vezivo se sastoji od višekomponentne organske tvari. Teško je da jedno organsko vezivo ispuni zahtjeve fluidnosti, a nakon što se jedna od komponenti odmasti, formira se otvorena poroznost, što pogoduje isključivanju preostalog veziva. Praksa je pokazala da je brzina odmašćivanja kod višekomponentnog veziva puno brža nego kod jednokomponentnog veziva i da su nedostaci puno manji. Naravno, organski polimeri s višekomponentnim vezivima su kompatibilni.

4. Vezivo ima visoku toplinsku vodljivost i nizak koeficijent toplinskog širenja. Ovo ne samo da izbjegava kvarove uzrokovane toplinskim stresom, već također smanjuje toplinski udar na tijelo i smanjuje kvarove.

5. Osim toga, vezivo također mora biti netoksično, ne zagađuje, neisparljivo, ne upija vlagu, a učinak cikličkog zagrijavanja se ne mijenja.

Usporedba prednosti i nedostataka različitih vezivnih sustava

Sastavljeno je nekoliko uobičajenih veziva u CIM-u

U posljednjih nekoliko godina, najtipičnija veziva često se koriste u različitim keramičkim prahom za injekcijsko prešanje u svijetu. Kao što je vidljivo iz tablice, veziva koja se koriste u CIM-u uglavnom pripadaju termoplastičnom višekomponentnom sustavu.

Priprema smjese CIM

Mješavina je mješavina praha i veziva. U cijelom procesu injekcijskog prešanja, priprema mješavine praha i polimernog veziva jedan je od najvažnijih koraka. Proces zahtijeva da mješavina ima dobru homogenost, dobra reološka svojstva i dobra svojstva odmašćivanja.

Za odabranu tehnologiju miješanja glavna je uloga uskladiti brzinu, temperaturu i vrijeme. Međutim, ako su brzina i temperatura miješanja preniske, bez obzira koliko dugo vrijeme miješanja ne može biti ujednačeno.

Reološki problem PIM-a uglavnom je procjena i karakterizacija viskoznosti smjese.

Brizganje

Svrha injekcijskog prešanja je dobiti tijelo za oblikovanje CIM-a bez nedostataka i ravnomjernog rasporeda čestica u željenom obliku. Pripremljena smjesa općenito se može ubrizgati u obični stroj za brizganje plastike ili se može ubrizgati u poseban stroj za brizganje praha. Parametri procesa prešanja općenito uključuju temperaturu ubrizgavanja, tlak ubrizgavanja, brzinu ubrizgavanja, tlak držanja pod pritiskom, vrijeme hlađenja pod pritiskom i temperaturu kalupa. Ako procesni parametri nisu pravilno kontrolirani, lako je proizvesti razne nedostatke. Nedostaci ubrizgavanja ne mogu se otkloniti u naknadnom procesu, tako da ovaj proces mora biti strogo kontroliran, što je ključno za poboljšanje prinosa proizvoda i iskoristivosti materijala.

Dijelovi za brizganje od cirkonija

Kontrola grešaka u procesu injekcijskog prešanja keramike

Kontrola nedostataka u procesu injekcijskog prešanja može se promatrati s dva aspekta: s jedne strane, postavlja se odnos između temperature prešanja, tlaka i vremena; Drugi aspekt je protok hrane u šupljini kalupa prilikom punjenja. Budući da su većina CIM proizvoda mali dijelovi sa složenim oblicima i visokim zahtjevima za preciznošću, tok smjese u šupljini kalupa uključuje pitanja dizajna kalupa, uključujući lokaciju ulaznog otvora, duljinu kanala protoka, lokaciju otvora za ventilaciju itd., što zahtijeva jasno razumijevanje parametara svojstva protoka smjese, temperature u šupljini kalupa i raspodjele zaostalog naprezanja.

Sinteriranje keramike

Proces sinteriranja uglavnom služi za kontrolu rasta veličine zrna keramike, dobivanje potrebnih faznih materijala i osiguranje visoke gustoće sinteriranja i gustog keramičkog sinteriranog tijela.

Dva važna parametra procesa sinteriranja: temperatura sinteriranja i vrijeme sinteriranja

Novi postupak brizganja keramike

Powder co-injection moulding (PCM) je novi razvoj brizganja praha.Ova tehnika koristi dvocijevni stroj za injekcijsko prešanje za uzastopno ubrizgavanje dvije različite smjese praha/veziva u šupljinu kalupa. Ovaj proces omogućuje površinsku obradu tijekom injekcijskog prešanja, a ne nakon pripreme gotovog proizvoda. Priprema i površinska obrada proizvoda može se završiti u jednom procesu, što je samo po sebi vrlo privlačno s tehničkog i ekonomskog gledišta.

Tehnologija brizganja pod niskim pritiskom, u smislu samog procesa ubrizgavanja, proces ubrizgavanja pod niskim pritiskom je bolji od ubrizgavanja pod visokim pritiskom.Dovod općeg viskoziteta između 1,5-4,0 Pa.s može se dovršiti komprimiranim zrakom od 0,8Mpa, koji može ukloniti hidraulički sustav, klip za ubrizgavanje i sustav klipnjače u tradicionalnoj opremi. Može se vidjeti da su prednosti niskotlačnog ubrizgavanja niski gradijent tlaka u injekcijskoj masi, malo trošenje kalupa, neprianjajuće ubacivanje u kalup, izbjegavanje onečišćenja pri ubrizgavanju uzrokovano trošenjem klipa za ubrizgavanje i neodvajanje praha/veziva. Osim toga, postoji niska potrošnja energije, mala veličina opreme, jednostavna struktura i niska cijena.