Manufaktur Canggih: Cetak Injeksi Keramik Sedang Meningkat

Aplikasi dari Injeksi Keramik teknologi pencetakan

Dengan perkembangan yang pesatPmDengan adanya teknologi CIM, produk cetak injeksi keramik telah diterapkan dalam beberapa aspek

1. Sepertiga casing jam tangan Swiss diproduksi menggunakan teknologi cetak injeksi bubuk keramik, dan bahannya adalah zirkonia, bahan keramik yang tidak pernah aus.
2. Jepang telah meindustrialisasi konektor serat zirkonia dengan diameter lubang dalam 0,015 mm.
3. Amerika Serikat telah merealisasikan produksi gunting rambut zirkonia dan penerapan komponen silikon nitrida dalam mesin.
4. Mengembangkan lapisan keramik mixer heliks ganda presisi dan nozel keramik dengan ulir ganda di Laboratorium Kunci Negara Metalurgi Serbuk dari Universitas Teknologi Central South China. Sensor zirkonia berhasil dikembangkan oleh Sekolah Ilmu Material dan Teknologi Universitas Sains dan Teknologi Huazhong menggunakan Teknologi CIM.

Bagan alir proses dasar pencetakan injeksi keramik

Bubuk, pengikat, dispersan, pelumas -- pencampuran -- degassing granulasi -- injeksi -- penghilang lemak -- Sintering -- Pengujian produk

Teknologi cetak injeksi keramik untuk kebutuhan bubuk keramik

1. Serbuk harus disiapkan secara khusus untuk kepadatan pengisian batas tinggi dan biaya rendah.
2. Serbuk tidak menggumpal.
3. Bentuk serbuknya terutama bulat.
4. Terdapat gesekan yang cukup antara serbuk untuk mencegah deformasi atau keruntuhan billet setelah pengikat dilepaskan. Dalam kebanyakan kasus, sudut kemiringan alami harus lebih besar dari 55°;
5. Untuk memfasilitasi sintering cepat, ukuran partikel rata-rata harus kecil, umumnya kurang dari 1 μm;
6. Bubuknya sendiri padat, tanpa pori-pori internal;
7. Permukaan serbuk bersih dan tidak bereaksi secara kimia dengan bahan pengikat.

Sistem pengikat cetakan injeksi

Bahan pengikat dalam pencetakan injeksi memiliki dua fungsi dasar.

Pertama-tama, bubuk dapat dicampur secara merata pada tahap pencetakan injeksi, dan bubuk dapat memiliki fluiditas yang baik setelah pemanasan;

Kedua, pengikat dapat mempertahankan bentuk bodi setelah pencetakan injeksi dan selama penghilangan lemak.

Dapat dikatakan bahwa binder merupakan inti dan kunci dalam teknologi cetak injeksi serbuk, dan setiap peningkatan serta terobosan dalam proses cetak injeksi selalu diiringi dengan lahirnya sistem pengikat baru. Dalam CIM, karena ukuran partikel serbuk lebih kecil daripada cetak injeksi serbuk logam, fluiditas serbuk itu sendiri kurang baik, dan celah antara serbuk dan binder setelah pencampuran sangat kecil, sehingga mengakibatkan kesulitan dalam proses degreasing, yang menuntut persyaratan yang lebih tinggi untuk binder. Oleh karena itu, sebagai binder cetak injeksi keramik, kondisi berikut harus dipenuhi:

1. Mobilitas yang baik. Viskositas cetakan injeksi harus moderat. Viskositas yang terlalu tinggi dapat menyebabkan serbuk tidak terdispersi secara efektif dalam binder. Selain sulit dicampur, billet juga sulit tercampur merata, sehingga mudah terjadi cacat cetakan. Viskositas yang terlalu rendah akan menyebabkan delaminasi serbuk keramik dan binder. Fluktuasi viskositas juga tidak boleh terlalu besar akibat suhu, karena jika tidak, akan terjadi cacat cetakan.

2. Bahan pengikat harus mampu membasahi serbuk dengan baik dan memiliki daya rekat yang baik. Biasanya, untuk meningkatkan kinerja pembasahan bahan pengikat, beberapa zat aktif permukaan perlu ditambahkan untuk mengurangi viskositas campuran dan meningkatkan fluiditasnya. Pada saat yang sama, bahan pengikat membasahi partikel untuk menghasilkan gaya kapiler yang dapat mengadsorpsi partikel dan mencegah deformasi. Untuk memastikan stabilitas billet, serbuk harus bersifat inert relatif terhadap bahan pengikat.

3. Bahan pengikat terdiri dari bahan organik multi-komponen. Sulit bagi satu bahan pengikat organik untuk memenuhi persyaratan fluiditas, dan setelah salah satu komponen dihilangkan lemaknya, terbentuk porositas terbuka, yang menyebabkan sisa bahan pengikat tidak dapat dikeluarkan. Praktik telah membuktikan bahwa laju penghilangan lemak bahan pengikat multi-komponen jauh lebih cepat daripada bahan pengikat satu komponen, dan cacatnya jauh lebih sedikit. Tentu saja, polimer organik dengan bahan pengikat multi-komponen kompatibel.

4. Binder memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan koefisien ekspansi termal yang rendah. Hal ini tidak hanya mencegah cacat akibat tekanan termal, tetapi juga mengurangi guncangan termal pada bodi dan mengurangi cacat.

5. Selain itu, pengikat juga harus tidak beracun, tidak menimbulkan polusi, tidak mudah menguap, tidak menyerap kelembapan, dan kinerja pemanasan siklik tidak boleh berubah.

Perbandingan kelebihan dan kekurangan berbagai sistem pengikat

Beberapa pengikat umum dalam CIM terdiri dari:

Dalam beberapa tahun terakhir, pengikat yang paling umum digunakan dalam berbagai proses cetak injeksi serbuk keramik di dunia. Seperti yang dapat dilihat dari tabel, pengikat yang digunakan dalam CIM sebagian besar merupakan sistem multi-komponen termoplastik.

Persiapan campuran CIM

Campuran adalah campuran serbuk dan pengikat. Dalam keseluruhan proses pencetakan injeksi, persiapan campuran serbuk dan pengikat polimer merupakan salah satu langkah terpenting. Proses ini mensyaratkan campuran memiliki homogenitas yang baik, sifat reologi yang baik, dan karakteristik degreasing yang baik.

Untuk teknologi pencampuran yang dipilih, peran utamanya adalah menyesuaikan kecepatan, suhu, dan waktu. Namun, jika kecepatan dan suhu pencampuran terlalu rendah, berapa pun lamanya waktu pencampuran, hasilnya tidak akan seragam.

Masalah reologi PIM terutama adalah evaluasi dan karakterisasi viskositas campuran.

Cetakan injeksi

Tujuan pencetakan injeksi adalah untuk mendapatkan bodi pembentuk CIM tanpa cacat dan susunan partikel yang seragam sesuai bentuk yang diinginkan. Campuran yang telah disiapkan umumnya dapat disuntikkan ke dalam mesin cetak injeksi plastik biasa atau dapat disuntikkan ke dalam mesin injeksi serbuk khusus. Parameter proses pencetakan umumnya meliputi suhu injeksi, tekanan injeksi, kecepatan injeksi, waktu penahanan tekanan, waktu pendinginan penahanan tekanan, dan suhu cetakan. Jika parameter proses tidak dikontrol dengan baik, berbagai cacat mudah muncul. Cacat injeksi tidak dapat dihilangkan dalam proses selanjutnya, sehingga proses ini harus dikontrol secara ketat, yang sangat penting untuk meningkatkan hasil produk dan pemanfaatan material.

Bagian cetakan injeksi zirkonia

Pengendalian cacat pada proses pencetakan injeksi keramik

Pengendalian cacat dalam proses cetak injeksi dapat dilihat dari dua aspek: di satu sisi, hubungan antara suhu, tekanan, dan waktu pencetakan ditentukan; di sisi lain, aliran campuran di rongga cetakan saat pengisian. Karena sebagian besar produk CIM merupakan komponen kecil dengan bentuk kompleks dan persyaratan presisi tinggi, aliran campuran di rongga cetakan melibatkan masalah desain cetakan, termasuk lokasi port umpan, panjang saluran aliran, lokasi lubang ventilasi, dll., yang memerlukan pemahaman yang jelas tentang parameter sifat aliran campuran, suhu di rongga cetakan, dan distribusi tegangan sisa.

Sintering keramik

Itu proses sintering terutama digunakan untuk mengendalikan pertumbuhan ukuran butiran keramik, memperoleh material fase yang dibutuhkan, dan memastikan kerapatan sintering yang tinggi dan badan sinter keramik yang padat.

Proses sintering memiliki dua parameter penting: suhu sintering dan waktu sintering

Proses pencetakan injeksi keramik baru

Pencetakan injeksi serbuk (PCM) merupakan pengembangan baru dalam pencetakan injeksi serbuk. Teknik ini menggunakan mesin cetak injeksi laras ganda untuk menyuntikkan dua campuran serbuk/pengikat yang berbeda secara berurutan ke dalam rongga cetakan. Proses ini memungkinkan perawatan permukaan dilakukan selama proses cetak injeksi, alih-alih setelah produk jadi disiapkan. Persiapan dan perawatan permukaan produk dapat diselesaikan dalam satu proses, yang sangat menarik dari sudut pandang teknis dan ekonomis.

Teknologi cetak injeksi tekanan rendah, dalam hal proses injeksi itu sendiri, proses injeksi tekanan rendah lebih baik daripada injeksi tekanan tinggi. Pengumpanan viskositas umum antara 1,5-4,0 Pa.s dapat diselesaikan dengan udara bertekanan 0,8 MPa, yang dapat menghilangkan sistem hidrolik, piston injeksi, dan sistem batang penghubung pada peralatan tradisional. Keunggulan area injeksi bertekanan rendah antara lain gradien tekanan rendah pada area injeksi, keausan cetakan yang rendah, pengumpanan cetakan anti lengket, serta menghindari polusi pengumpanan akibat keausan piston injeksi dan tidak terpisahnya bubuk/pengikat. Selain itu, konsumsi energinya rendah, ukuran peralatannya kecil, strukturnya sederhana, dan biayanya rendah.