Напредна производња: бризгање керамике у успону
Примена технологије бризгања керамике
Са брзим развојем ЦИМ технологије, производи за бризгање керамике су примењени у неким аспектима
- Једна трећина кућишта швајцарских сатова производи се технологијом бризгања керамичког праха, а материјал је цирконијум, керамички материјал који се никада не троши.
- Јапан има индустријализоване конекторе од цирконијумових влакана са унутрашњим пречником рупе од 0,015 мм.
- Сједињене Америчке Државе су реализовале производњу цирконијумских маказа за косу и примену компоненти силицијум нитрида у моторима.
- Развијена керамичка облога прецизне двоструке спиралне мешалице и керамичких млазница са двоструким навојем у Државној кључној лабораторији за металургију праха Технолошког универзитета Централ Соутх Кине. Цирконијум сензор је успешно развио Школа науке о материјалима и технологији Универзитета науке и технологије Хуазхонг користећи ЦИМ технологију.
Основни дијаграм тока процеса бризгања керамике
Прашак, везиво, дисперзант, лубрикант -- мешање -- гранулација дегасирања -- убризгавање -- одмашћивање -- синтеровање -- Испитивање производа
Технологија бризгања керамике за потребе керамичког праха
- Прашак треба посебно припремити за високу граничну густину пуњења и ниску цену;
- Прашак се не агломерира;
- Облик праха је углавном сферичан;
- Постоји довољно трења између праха да се избегне деформација или колапс гредице након уклањања везива. У већини случајева, природни угао нагиба треба да буде већи од 55°;
- Да би се олакшало брзо синтеровање, требало би да има малу просечну величину честица, углавном мању од 1 μм;
- Сам прах је густ, без унутрашњих пора;
- Површина праха је чиста и не реагује хемијски са везивом.
Систем везива за бризгање
Везива у бризгању имају две основне функције.
Пре свега, прах се може равномерно мешати у фази бризгања, а прах може имати добру флуидност након загревања;
Друго, везиво може задржати облик тела након бризгања и током одмашћивања.
Може се рећи да је везиво језгро и кључ у технологији бризгања у праху, а свако побољшање и пробој процеса бризгања је праћено рођењем новог система везивања. У ЦИМ-у, пошто је величина честица праха мања од оне код бризгања металног праха, флуидност самог праха је лоша, а размак између праха и везива након мешања је веома мали, што резултира тешким одмашћивањем, што поставља захтевније захтеве за везиво. Стога, као везиво за бризгање керамике, морају бити испуњени следећи услови:
1. Добра мобилност. Вискозност бризгања треба да буде умерена, вискозност је превисока, прах се не може ефикасно распршити у везиву, не само да је тешко мешати, већ је и тешко добити равномерно мешану гредицу, која је лако произвести дефекте у калупу; Пренизак вискозитет ће изазвати раслојавање керамичког праха и везива, а вискозност не може превише да варира са температуром, иначе ће доћи до дефеката.
2. Везиво мора бити у стању да добро навлажи прах и да има добар ефекат пријањања на прах. Обично у циљу побољшања перформанси влажења везива треба додати неке површински активне супстанце да би се смањио вискозитет смеше и повећала њена флуидност. У исто време, везиво влажи честице да би произвело капиларну силу да адсорбује честице и заштити тело од деформације. Да би се обезбедила стабилност гредице, прах треба да буде инертан у односу на везиво.
3. Везиво је састављено од вишекомпонентне органске материје. Тешко је да једно органско везиво испуни захтеве за течност, а након што се једна од компоненти одмасти, формира се отворена порозност, што погодује искључивању преосталог везива. Пракса је показала да је брзина одмашћивања вишекомпонентног везива много бржа од оне код једнокомпонентног везива и да су дефекти много мањи. Наравно, органски полимери са вишекомпонентним везивима су компатибилни.
4. Везиво има високу топлотну проводљивост и низак коефицијент топлотног ширења. Ово не само да избегава дефекте изазване топлотним стресом, већ и смањује топлотни шок за тело и смањује дефекте.
5. Поред тога, везиво такође мора бити нетоксично, незагађујуће, неиспарљиво, не упија влагу, а перформансе цикличног грејања се не мењају.
Поређење предности и мана различитих система везива
система | Примарна компонента | Предност | Недостатак |
Термопластични систем | Парафин, полиетилен, полипропилен | Добра применљивост, добра флуидност, лако обликовање, високо пуњење праха, лако се контролише процес убризгавања | Време одмашћивања је дуго и процес је компликован |
Систем термореактивирања | Епоксидна смола, фенолна смола | Празан за убризгавање има велику чврстоћу и брзу брзину одмашћивања | Процес убризгавања је тешко контролисати, лоша примена и много недостатака |
гел систем | Метил целулоза, глицерин, борна киселина | Мање органске материје, брза брзина одмашћивања | Јачина зеленог тела је мала и одмашћивање је тешко |
Систем растворљив у води | Целулоза етар, АГАР | Брза брзина одмашћивања | Пуњење праха је мало |
Неколико уобичајених везива у ЦИМ-у је састављено
Последњих година, најтипичнија везива се често користе у разним керамичким прахом за бризгање у свету. Као што се може видети из табеле, везива која се користе у ЦИМ-у углавном припадају термопластичном вишекомпонентном систему.
Састав праха | Састав везива | система |
Си3Н4 | ПВ+ЕВА+ПП+ПЕ+СА ПВ+ПП+СА | термопластични |
ЗрО2 | ПВ+ЕВА+СА | термопластични |
Ал2О3 | ПВ+ПП+СА | термопластични |
СиЦ/Си3Н4 | ПВ+СА | термопластични |
Припрема ЦИМ смеше
Мешавина је мешавина праха и везива. У целом процесу бризгања, припрема мешавине праха и полимерног везива је један од најважнијих корака. Процес захтева да смеша има добру хомогеност, добре реолошке особине и добре карактеристике одмашћивања.
За одабрану технологију мешања, главна улога је усклађивање брзине, температуре и времена. Међутим, ако су брзина мешања и температура прениске, без обзира колико дуго време мешања не може бити уједначено.
Реолошки проблем ПИМ-а је углавном процена и карактеризација вискозитета смеше.
Ињекционо обликовање
Сврха бризгања је да се добије тело за формирање ЦИМ без дефеката и равномерног распореда честица у жељеном облику. Припремљена смеша се генерално може убризгати у обичну машину за бризгање пластике или се може убризгати у специјалну машину за убризгавање праха. Параметри процеса калуповања генерално укључују температуру убризгавања, притисак ињектирања, брзину убризгавања, притисак задржавања притиска, време хлађења и температуру калупа. Ако параметри процеса нису правилно контролисани, лако је произвести разне недостатке. Дефекти убризгавања се не могу елиминисати у накнадном процесу, тако да се овај процес мора строго контролисати, што је кључно за побољшање приноса производа и искоришћења материјала.
Делови за бризгање цирконијума
Контрола дефеката у процесу бризгања керамике
Контрола дефеката у процесу бризгања може се посматрати са два аспекта: с једне стране, поставља се однос између температуре пресовања, притиска и времена; Други аспект је проток хране у шупљини калупа приликом пуњења. Пошто су већина ЦИМ производа мали делови са сложеним облицима и високим захтевима за прецизношћу, проток смеше у шупљини калупа укључује проблеме дизајна калупа, укључујући локацију улазног отвора, дужину канала за проток, локацију отвора за вентилацију, итд., што захтева јасно разумевање параметара својства протока смеше, температуре у калупу и дистрибуције напона остатка калупа.
Керамичко синтеровање
Процес синтеровања је углавном за контролу раста зрна керамике, добијање потребних фазних материјала и обезбеђивање високе густине синтеровања и густог керамичког синтерованог тела.
Процес синтеровања два важна параметра: температура синтеровања и време синтеровања
Нови процес бризгања керамике
Ко-ињектирање праха (ПЦМ) је нови развој бризгања праха.Ова техника користи машину за бризгање са двоструком цеви за сукцесивно убризгавање две различите мешавине праха/везива у шупљину калупа. Овај процес омогућава да се површинска обрада обави током бризгања, а не након што је готов производ припремљен. Припрема и површинска обрада производа може се завршити у једном процесу, који је сам по себи веома атрактиван са техничке и економске тачке гледишта.
Технологија бризгања под ниским притиском, у смислу самог процеса убризгавања, процес убризгавања ниског притиска је бољи од убризгавања под високим притиском.Напајање општег вискозитета између 1,5-4,0Па.с може се завршити компримованим ваздухом од 0,8Мпа, који може уклонити хидраулички систем, клип за убризгавање и систем клипњаче у традиционалној опреми. Може се видети да су предности убризгавања под ниским притиском низак градијент притиска у зеленом ињектирању, мало хабање калупа, храњење калупа без лепљења, избегавање загађења храњења узрокованог хабањем клипа за убризгавање и нераздвајањем праха / везива. Поред тога, постоји ниска потрошња енергије, мала величина опреме, једноставна структура и ниска цена.