Avansert produksjon: Keramisk sprøytestøping på vei opp

Anvendelse av keramisk sprøytestøpingsteknologi

Med den raske utviklingen av CIM-teknologi har keramiske sprøytestøpingsprodukter blitt brukt i noen aspekter

1. En tredjedel av de sveitsiske urkassene er produsert ved hjelp av keramisk pulversprøytestøpingsteknologi, og materialet er zirconia, et keramisk materiale som aldri blir slitt.
2. Japan har industrialiserte zirkoniumfiberkoblinger med indre hulldiameter på 0,015 mm.
3. USA har realisert produksjonen av zirconia hårklippere og bruken av silisiumnitridkomponenter i motorer.
4. Utviklet keramisk fôr av presisjonsdobbel helix-blander og keramiske dyser med doble gjenger i State Key Laboratory of Powder Metallurgy ved Central South University of Technology of China. Zirkoniumsensoren ble vellykket utviklet av School of Materials Science and Technology ved Huazhong University of Science and Technology ved bruk av CIM-teknologi.

Grunnleggende prosessflytskjema for keramisk sprøytestøping

Pulver, bindemiddel, dispergeringsmiddel, smøremiddel -- blanding -- avgassing granulering -- injeksjon -- avfetting -- sintring -- Produkttesting

Keramisk sprøytestøpingsteknologi for keramiske pulverkrav

1. Pulver bør være spesielt forberedt for høy grensefyllingstetthet og lave kostnader;
2. Pulveret agglomererer ikke;
3. Formen på pulver er hovedsakelig sfærisk;
4. Det er nok friksjon mellom pulveret til å unngå deformasjon eller kollaps av emnet etter at bindemidlet er fjernet. I de fleste tilfeller bør den naturlige helningsvinkelen være større enn 55°;
5. For å lette rask sintring bør den ha en liten gjennomsnittlig partikkelstørrelse, vanligvis mindre enn 1 μm;
6. Selve pulveret er tett, uten indre porer;
7. Overflaten på pulveret er ren og reagerer ikke kjemisk med bindemidlet.

Sprøytestøpings bindemiddelsystem

Bindemidler i sprøytestøping har to grunnleggende funksjoner.

Først av alt kan pulveret blandes jevnt i sprøytestøpetrinnet, og pulveret kan ha god flyt etter oppvarming;

For det andre kan bindemidlet opprettholde formen på kroppen etter sprøytestøping og under avfetting.

Det kan sies at bindemiddel er kjernen og nøkkelen i pulversprøytestøpingsteknologi, og hver forbedring og gjennombrudd av sprøytestøpeprosessen er ledsaget av fødselen av et nytt bindingssystem. I CIM, fordi pulverpartikkelstørrelsen er mindre enn for sprøytestøping av metallpulver, er fluiditeten til selve pulveret dårlig, og gapet mellom pulveret og bindemidlet etter blanding er svært lite, noe som resulterer i vanskelig avfetting, noe som stiller mer krevende krav til bindemidlet. Derfor, som et keramisk sprøytestøpingsbindemiddel, må følgende betingelser oppfylles:

1. God bevegelighet. Viskositeten til sprøytestøping bør være moderat, viskositeten er for høy, pulveret kan ikke effektivt spres i bindemidlet, det er ikke bare vanskelig å blande, men også vanskelig å få en jevn blandet billet, som er lett å produsere støpefeil; For lav viskositet vil føre til delaminering av keramisk pulver og bindemiddel, og viskositeten kan ikke svinge for mye med temperaturen, ellers vil det oppstå defekter.

2. Bindemiddelet skal kunne fukte pulveret godt og ha god vedhefteffekt på pulveret. Vanligvis for å forbedre fukteevnen til bindemidlet, bør noen overflateaktive stoffer tilsettes for å redusere viskositeten til blandingen og øke dens fluiditet. Samtidig fukter bindemidlet partiklene for å produsere kapillærkraft for å adsorbere partiklene og holde kroppen fra deformasjon. For å sikre stabiliteten til emnet, bør pulveret være inert i forhold til bindemidlet.

3. Bindemidlet er sammensatt av flerkomponent organisk materiale. Det er vanskelig for et enkelt organisk bindemiddel å oppfylle fluiditetskravene, og etter at en av komponentene er avfettet, dannes det en åpen porøsitet, noe som bidrar til å utelukke det gjenværende bindemidlet. Praksis har vist at avfettingshastigheten til flerkomponentbindemiddel er mye raskere enn enkeltkomponentbindemiddel, og defektene er mye mindre. Naturligvis er organiske polymerer med flerkomponentbindemidler kompatible.

4. Bindemidlet har høy varmeledningsevne og lav termisk ekspansjonskoeffisient. Dette unngår ikke bare defektene forårsaket av termisk stress, men reduserer også det termiske sjokket til kroppen og reduserer defektene.

5. I tillegg må bindemidlet også være ikke-giftig, ikke-forurensende, ikke-flyktig, ikke-fuktighetsabsorberende, og den sykliske oppvarmingsytelsen endres ikke.

Sammenligning av fordeler og ulemper ved ulike bindemiddelsystemer

Flere vanlige permer i CIM er sammensatt

De siste årene har de mest typiske bindemidlene ofte brukt i ulike keramiske pulversprøytestøping i verden. Som det fremgår av tabellen, tilhører bindemidlene som brukes i CIM hovedsakelig det termoplastiske flerkomponentsystemet.

Tilberedning av CIM-blanding

En blanding er en blanding av pulver og bindemiddel. I hele sprøytestøpeprosessen er fremstillingen av pulver- og polymerbindemiddelblandingen et av de viktigste trinnene. Prosessen krever at blandingen har god homogenitet, gode reologiske egenskaper og gode avfettingsegenskaper.

For den valgte blandeteknologien er hovedrollen å matche hastighet, temperatur og tid. Men hvis blandehastigheten og temperaturen er for lav, uansett hvor lang tid blandetiden ikke kan være jevn.

Det reologiske problemet med PIM er hovedsakelig evaluering og karakterisering av viskositeten til blandingen.

Sprøytestøping

Formålet med sprøytestøping er å oppnå en CIM-formende kropp uten defekter og jevn partikkelarrangement i ønsket form. Den tilberedte blandingen kan generelt injiseres i den vanlige plastsprøytestøpemaskinen, eller kan injiseres i den spesielle pulverinjeksjonsmaskinen. Støpeprosessparametere inkluderer generelt injeksjonstemperatur, injeksjonstrykk, injeksjonshastighet, trykkholdetrykk, trykkholdekjøletid og formtemperatur. Hvis prosessparametrene ikke er riktig kontrollert, er det lett å produsere ulike defekter. Injeksjonsfeil kan ikke elimineres i den påfølgende prosessen, så denne prosessen må kontrolleres strengt, noe som er avgjørende for å forbedre produktutbytte og materialutnyttelse.

Zirconia sprøytestøping deler

Kontroll av defekter i keramisk sprøytestøpeprosess

Kontrollen av defekter i sprøytestøpeprosessen kan betraktes fra to aspekter: på den ene siden er forholdet mellom støpetemperatur, trykk og tid satt; Det andre aspektet er strømmen av fôr i formhulen ved fylling. Fordi de fleste CIM-produkter er små deler med komplekse former og høye presisjonskrav, involverer flyten av blandingen i formhulrommet formdesignproblemer, inkludert plassering av mateporten, lengden på strømningskanalen, plasseringen av ventilasjonshullet, etc., noe som krever en klar forståelse av parametrene for blandingsstrømningsegenskapen, temperaturen i formhulen og fordelingen av restspenning.

Keramisk sintring

Sintringsprosessen er hovedsakelig å kontrollere kornstørrelsesveksten til keramikk, oppnå de nødvendige fasematerialene og sikre høy sintringstetthet og tett keramisk sintret legeme.

Sintringsprosess to viktige parametere: sintringstemperatur og sintringstid

Ny keramisk sprøytestøpeprosess

Powder co-injection molding (PCM) er en ny utvikling av pulversprøytestøping.Denne teknikken bruker en sprøytestøpemaskin med dobbel sylinder for suksessivt å injisere to forskjellige pulver/bindemiddelblandinger inn i formhulen. Denne prosessen gjør at overflatebehandlingen kan utføres under sprøytestøping, i stedet for etter at det ferdige produktet er klargjort. Forberedelsen og overflatebehandlingen av produktet kan fullføres i en enkelt prosess, noe som i seg selv er veldig attraktivt fra et teknisk og økonomisk synspunkt.

Lavtrykksprøytestøpingsteknologi, når det gjelder selve injeksjonsprosessen, er lavtrykksinjeksjonsprosessen bedre enn høytrykksinjeksjon.Matingen av den generelle viskositeten mellom 1,5-4,0Pa.s kan fullføres med 0,8Mpa trykkluft, som kan fjerne hydraulikksystemet, injeksjonsstempelet og koblingsstangsystemet i det tradisjonelle utstyret. Det kan sees at fordelene med lavtrykksinjeksjon er lav trykkgradient i injeksjonsgrønn, liten muggslitasje, non-stick muggmating, unngår fôringsforurensning forårsaket av slitasje på injeksjonsstempelet og ikke-separasjon av pulver/bindemiddel. I tillegg er det lavt energiforbruk, liten utstyrsstørrelse, enkel struktur og lav kostnad.