Передове виробництво: лиття кераміки під тиском на підйомі

Застосування технології лиття під тиском кераміки

Зі швидким розвитком технології CIM керамічні продукти лиття під тиском були застосовані в деяких аспектах

1. Третина корпусів швейцарських годинників виготовляється за технологією лиття під тиском з керамічного порошку, а матеріалом є цирконій, керамічний матеріал, який ніколи не зношується.
2. Японія має індустріалізовані цирконієві волокна з діаметром внутрішнього отвору 0,015 мм.
3. Сполучені Штати реалізували виробництво цирконієвих машинок для стрижки волосся та застосування компонентів нітриду кремнію в двигунах.
4. Розроблено керамічну футеровку прецизійного двоспірального змішувача та керамічних насадок із подвійною ниткою в Державній ключовій лабораторії порошкової металургії Центрального Південного технологічного університету Китаю. Цирконієвий датчик був успішно розроблений Школою матеріалознавства та технології Науково-технологічного університету Хуачжун з використанням технології CIM.

Схема основного процесу лиття кераміки під тиском

Порошок, сполучна речовина, диспергатор, мастило -- змішування -- дегазація гранулювання -- ін'єкція -- знежирення -- спікання -- тестування продукту

Технологія лиття під тиском для керамічного порошку

1. Порошок повинен бути спеціально підготовлений для високої граничної щільності наповнення та низької вартості;
2. Порошок не злежується;
3. Форма порошку переважно сферична;
4. Існує достатнє тертя між порошком, щоб уникнути деформації або руйнування заготовки після видалення сполучного. У більшості випадків природний кут нахилу має бути більше 55°;
5. Щоб сприяти швидкому спіканню, він повинен мати невеликий середній розмір частинок, як правило, менше 1 мкм;
6. Сама пудра щільна, без внутрішніх пор;
7. Поверхня порошку чиста і не вступає в хімічну реакцію зі сполучною речовиною.

Сполучна система лиття під тиском

Сполучні речовини при лиття під тиском виконують дві основні функції.

Перш за все, порошок можна рівномірно змішати на стадії лиття під тиском, і порошок може мати хорошу текучість після нагрівання;

По-друге, сполучна здатна зберігати форму тіла після лиття під тиском і під час знежирення.

Можна сказати, що сполучна речовина є ядром і ключем у технології порошкового лиття під тиском, і кожне вдосконалення та прорив процесу лиття під тиском супроводжується народженням нової системи склеювання. У CIM, оскільки розмір частинок порошку менший, ніж у металевого порошкового лиття під тиском, текучість самого порошку погана, а зазор між порошком і зв’язуючою речовиною після змішування дуже малий, що призводить до складного знежирення, що висуває більш жорсткі вимоги до зв’язувальної речовини. Таким чином, як сполучний для керамічного лиття під тиском, повинні бути виконані такі умови:

1. Хороша рухливість. В'язкість лиття під тиском повинна бути помірною, в'язкість занадто висока, порошок не може бути ефективно диспергований у зв'язувальному, його не тільки важко змішувати, але також важко отримати рівномірно змішану заготовку, яка легко виробляти дефекти формування; Занадто низька в'язкість призведе до розшарування керамічного порошку та зв'язуючого, і в'язкість не може сильно коливатися з температурою, інакше виникнуть дефекти.

2. Сполучна речовина повинна добре змочувати порошок і мати хорошу адгезію до порошку. Зазвичай для того, щоб покращити змочувальну здатність сполучного, слід додати деякі поверхнево-активні речовини, щоб зменшити в’язкість суміші та збільшити її плинність. У той же час сполучна речовина змочує частинки, створюючи капілярну силу для адсорбування частинок і запобігання деформації тіла. Для забезпечення стабільності заготовки порошок повинен бути інертним щодо сполучного.

3. Сполучна речовина складається з багатокомпонентної органіки. Одній органічній в’яжучій складно відповідати вимогам текучості, і після знежирення одного з компонентів утворюється відкрита пористість, яка сприяє виключенню залишків в’яжучої речовини. Практика показала, що швидкість знежирення багатокомпонентної в’яжучої значно швидша, ніж однокомпонентної, а дефектів значно менше. Звичайно, органічні полімери з багатокомпонентними сполучними сумісні.

4. Сполучна речовина має високу теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення. Це не тільки дозволяє уникнути дефектів, спричинених термічним навантаженням, але також зменшує термічний удар тіла та зменшує дефекти.

5. Крім того, сполучна речовина також повинна бути нетоксичною, не забруднюватимою, нелеткою, не поглинати вологу, а продуктивність циклічного нагрівання не змінюється.

Порівняння переваг і недоліків різних сполучних систем

Кілька загальних підшивок у CIM складаються

В останні роки найбільш типові сполучні речовини часто використовуються в різноманітних керамічних порошкових литтях під тиском у світі. Як видно з таблиці, в’яжучі, що використовуються в ЦІМ, в основному відносяться до термопластичної багатокомпонентної системи.

Приготування суміші ЦІМ

Суміш - це суміш порошку і сполучного. У всьому процесі лиття під тиском приготування суміші порошку та полімерного сполучного є одним із найважливіших етапів. Процес вимагає, щоб суміш мала хорошу однорідність, хороші реологічні властивості та хороші характеристики знежирення.

Для обраної технології змішування основну роль відіграє відповідність швидкості, температури та часу. Однак, якщо швидкість і температура змішування занадто низькі, незалежно від того, скільки часу змішування не може бути рівномірним.

Реологічна проблема PIM полягає в основному в оцінці та характеристиці в'язкості суміші.

Лиття під тиском

Метою лиття під тиском є ​​отримання формувального тіла CIM без дефектів і рівномірного розташування частинок у бажаній формі. Приготовану суміш, як правило, можна вприскувати в звичайну машину для лиття пластику під тиском або в спеціальну машину для вприскування порошку. Параметри процесу формування зазвичай включають температуру впорскування, тиск упорскування, швидкість уприскування, тиск утримання під тиском, час охолодження утримання під тиском і температуру форми. Якщо параметри процесу не контролюються належним чином, легко виробляти різні дефекти. Дефекти впорскування не можна усунути в подальшому процесі, тому цей процес повинен суворо контролюватися, що має вирішальне значення для підвищення виходу продукту та використання матеріалу.

Деталі для лиття під тиском з діоксиду цирконію

Контроль дефектів у процесі лиття кераміки під тиском

Контроль дефектів у процесі лиття під тиском можна розглядати з двох аспектів: з одного боку, встановлюється співвідношення між температурою формування, тиском і часом; Іншим аспектом є потік корму в порожнині форми під час заповнення. Оскільки більшість продуктів CIM є невеликими деталями зі складною формою та високими вимогами до точності, потік суміші в порожнині прес-форми включає питання конструкції форми, включаючи розташування порту подачі, довжину каналу потоку, розташування вентиляційного отвору тощо, що вимагає чіткого розуміння параметрів властивості потоку суміші, температури в порожнині форми та розподілу залишкового напруження.

Спікання кераміки

Процес спікання полягає в основному для контролю зростання розміру зерна кераміки, отримання необхідних фазових матеріалів і забезпечення високої щільності спікання та щільного керамічного спеченого тіла.

У процесі спікання два важливі параметри: температура спікання та час спікання

Новий процес лиття під тиском кераміки

Порошкове лиття під тиском (PCM) - це нова розробка порошкового лиття під тиском.У цій техніці використовується двоствольна машина для лиття під тиском для послідовного впорскування двох різних сумішей порошку/сполучного в порожнину форми. Цей процес дозволяє проводити обробку поверхні під час лиття під тиском, а не після підготовки готового продукту. Підготовка та обробка поверхні продукту можуть бути завершені в одному процесі, що само по собі є дуже привабливим з технічної та економічної точки зору.

Технологія лиття під тиском під тиском, з точки зору самого процесу впорскування, процес уприскування під низьким тиском кращий, ніж уприскування під високим тиском.Подача загальної в'язкості між 1,5-4,0 Па.с може бути завершена стисненим повітрям 0,8 МПа, яке може видалити гідравлічну систему, поршень упорскування та систему шатунів у традиційному обладнанні. Можна побачити, що переваги впорскування під низьким тиском полягають у низькому градієнті тиску в ін’єкційній сирі, невеликому зносі прес-форми, антипригарній подачі прес-форми, уникненні забруднення при подачі, спричиненому зносом ін’єкційного поршня, і нерозділення порошку/зв’язуючого. Крім того, є низьке енергоспоживання, невеликий розмір обладнання, проста конструкція та низька вартість.