Усъвършенствано производство: Нарастващото леене под налягане на керамика

Приложение на технологията за леене под налягане на керамика

С бързото развитие на технологията CIM, керамичните продукти за леене под налягане се прилагат в някои аспекти

1. Една трета от кутиите на швейцарските часовници се произвеждат чрез технология за леене под налягане на керамичен прах, а материалът е цирконий, керамичен материал, който никога не се износва.
2. Япония има индустриализирани конектори от циркониеви влакна с вътрешен диаметър на отвора 0,015 мм.
3. Съединените щати са реализирали производството на циркониеви машинки за подстригване и прилагането на компоненти от силициев нитрид в двигателите.
4. Разработена керамична облицовка на прецизен миксер с двойна спирала и керамични дюзи с двойни нишки в Държавната ключова лаборатория по прахова металургия на Централния южен технологичен университет на Китай. Циркониевият сензор е успешно разработен от Училището по материалознание и технологии към Университета за наука и технологии Huazhong с помощта на CIM технология.

Схема на основния процес на леене под налягане на керамика

Прах, свързващо вещество, дисперсант, лубрикант -- смесване -- обезгазяване, гранулиране -- инжектиране -- обезмасляване -- синтероване -- Тестване на продукта

Технология за леене под налягане на керамика за изисквания за керамичен прах

1. Прахът трябва да бъде специално подготвен за висока граница на плътност на пълнене и ниска цена;
2. Пудрата не се слепва;
3. Формата на праха е предимно сферична;
4. Има достатъчно триене между праха, за да се избегне деформация или срутване на заготовката след отстраняване на свързващото вещество. В повечето случаи ъгълът на естествения наклон трябва да бъде по-голям от 55°;
5. За да се улесни бързото синтероване, той трябва да има малък среден размер на частиците, обикновено по-малък от 1 μm;
6. Самата пудра е плътна, без вътрешни пори;
7. Повърхността на праха е чиста и не реагира химически със свързващото вещество.

Свързваща система за леене под налягане

Свързващите вещества при леене под налягане имат две основни функции.

На първо място, прахът може да бъде равномерно смесен в етапа на леене под налягане и прахът може да има добра течливост след нагряване;

Второ, свързващото вещество може да поддържа формата на тялото след леене под налягане и по време на обезмасляване.

Може да се каже, че свързващото вещество е сърцевината и ключът в технологията за прахово шприцване и всяко подобрение и пробив в процеса на шприцване е придружено от раждането на нова система за свързване. В CIM, тъй като размерът на частиците на праха е по-малък от този при леене под налягане на метален прах, течливостта на самия прах е лоша и празнината между праха и свързващото вещество след смесване е много малка, което води до трудно обезмасляване, което поставя по-строги изисквания за свързващото вещество. Следователно, като свързващо вещество за керамично леене под налягане, трябва да бъдат изпълнени следните условия:

1. Добра мобилност. Вискозитетът на леене под налягане трябва да бъде умерен, вискозитетът е твърде висок, прахът не може да бъде ефективно диспергиран в свързващото вещество, не само е трудно да се смеси, но също така е трудно да се получи равномерно смесена заготовка, която е лесна за производство на формовъчни дефекти; Твърде ниският вискозитет ще причини разслояване на керамичния прах и свързващото вещество, а вискозитетът не може да варира твърде много с температурата, в противен случай ще възникнат дефекти.

2. Свързващото вещество трябва да може да намокри добре праха и да има добър адхезивен ефект върху праха. Обикновено, за да се подобри омокрящата способност на свързващото вещество, трябва да се добавят някои повърхностно активни вещества, за да се намали вискозитета на сместа и да се увеличи нейната течливост. В същото време свързващото вещество овлажнява частиците, за да произведе капилярна сила, за да адсорбира частиците и да предпази тялото от деформация. За да се осигури стабилност на заготовката, прахът трябва да бъде инертен спрямо свързващото вещество.

3. Свързващото вещество е съставено от многокомпонентна органична материя. Трудно е за едно органично свързващо вещество да отговори на изискванията за течливост и след като един от компонентите бъде обезмаслен, се образува отворена порьозност, което води до изключване на останалото свързващо вещество. Практиката е доказала, че скоростта на обезмасляване на многокомпонентното свързващо вещество е много по-бързо от това на еднокомпонентното свързващо вещество и дефектите са много по-малко. Разбира се, органичните полимери с многокомпонентни свързващи вещества са съвместими.

4. Свързващото вещество има висока топлопроводимост и нисък коефициент на топлинно разширение. Това не само избягва дефектите, причинени от топлинен стрес, но също така намалява термичния шок върху тялото и намалява дефектите.

5. В допълнение, свързващото вещество също трябва да бъде нетоксично, незамърсяващо, енергонезависимо, неабсорбиращо влага и цикличното нагряване не се променя.

Сравнение на предимствата и недостатъците на различните свързващи системи

Съставени са няколко често срещани класьора в CIM

През последните години най-типичните свързващи вещества често се използват в различни шприцовани керамични прахове в света. Както може да се види от таблицата, свързващите вещества, използвани в CIM, принадлежат главно към термопластичната многокомпонентна система.

Приготвяне на CIM смес

Смес е смес от прах и свързващо вещество. В целия процес на леене под налягане подготовката на сместа от прах и полимерно свързващо вещество е една от най-важните стъпки. Процесът изисква сместа да има добра хомогенност, добри реологични свойства и добри обезмасляващи характеристики.

За избраната технология на смесване основната роля е да се съобразят скоростта, температурата и времето. Въпреки това, ако скоростта и температурата на смесване са твърде ниски, независимо колко дълго времето за смесване не може да бъде равномерно.

Реологичният проблем на PIM е главно оценката и характеризирането на вискозитета на сместа.

Шприцоване

Целта на шприцоването е да се получи CIM формиращо тяло без дефекти и равномерно подреждане на частиците в желаната форма. Приготвената смес обикновено може да се инжектира в обикновена машина за шприцване на пластмаса или може да се инжектира в специална машина за шприцване на прах. Параметрите на процеса на формоване обикновено включват температура на впръскване, налягане на впръскване, скорост на впръскване, налягане за задържане под налягане, време за охлаждане при задържане под налягане и температура на формата. Ако параметрите на процеса не се контролират правилно, е лесно да се произведат различни дефекти. Дефектите при инжектиране не могат да бъдат отстранени в последващия процес, така че този процес трябва да бъде строго контролиран, което е от решаващо значение за подобряване на добива на продукта и използването на материала.

Части за леене под налягане от цирконий

Контрол на дефекти в процеса на леене под налягане на керамика

Контролът на дефектите в процеса на леене под налягане може да се разглежда от два аспекта: от една страна, се задава връзката между температурата на формоване, налягането и времето; Другият аспект е потокът на захранването в кухината на формата при пълнене. Тъй като повечето CIM продукти са малки части със сложни форми и високи изисквания за точност, потокът на сместа в кухината на матрицата включва проблеми с дизайна на матрицата, включително местоположението на захранващия порт, дължината на канала за потока, местоположението на вентилационния отвор и т.н., което изисква ясно разбиране на параметрите на свойствата на потока на сместа, температурата в кухината на матрицата и разпределението на остатъчното напрежение.

Керамично синтероване

Процесът на синтероване е главно за контролиране на растежа на размера на зърната на керамиката, получаване на необходимите фазови материали и осигуряване на висока плътност на синтероване и плътно синтеровано керамично тяло.

Процесът на синтероване има два важни параметъра: температура на синтероване и време на синтероване

Нов процес на леене под налягане на керамика

Съвместното шприцоване на прах (PCM) е нова разработка на прахово шприцване.Тази техника използва двуцевна машина за леене под налягане за последователно инжектиране на две различни смеси прах/свързващо вещество в кухината на формата. Този процес позволява обработката на повърхността да се извършва по време на леене под налягане, а не след приготвяне на готовия продукт. Подготовката и повърхностната обработка на продукта могат да бъдат завършени в един процес, който сам по себе си е много привлекателен от техническа и икономическа гледна точка.

Технология за шприцоване под ниско налягане, по отношение на самия процес на впръскване, процесът на впръскване под ниско налягане е по-добър от впръскването под високо налягане.Подаването на общия вискозитет между 1,5-4,0 Pa.s може да бъде завършено от 0,8Mpa сгъстен въздух, който може да премахне хидравличната система, инжекционното бутало и системата на свързващия прът в традиционното оборудване. Може да се види, че предимствата на инжектирането при ниско налягане са нисък градиент на налягането в зеленото за инжектиране, малко износване на матрицата, незалепващо подаване на матрицата, избягване на замърсяването при подаване, причинено от износването на инжекционното бутало и неотделянето на прах/свързващо вещество. Освен това има ниска консумация на енергия, малък размер на оборудването, проста структура и ниска цена.