Προηγμένη κατασκευή: Κεραμική έγχυση σε άνοδο

Εφαρμογή τεχνολογίας χύτευσης με έγχυση κεραμικών

Με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας CIM, τα κεραμικά προϊόντα χύτευσης με έγχυση έχουν εφαρμοστεί σε ορισμένες πτυχές

1. Το ένα τρίτο των ελβετικών θηκών ρολογιών παράγονται με τεχνολογία χύτευσης με έγχυση κεραμικής σκόνης και το υλικό είναι ζιρκόνιο, ένα κεραμικό υλικό που δεν φθείρεται ποτέ.
2. Η Ιαπωνία έχει βιομηχανοποιήσει συνδέσμους ινών ζιρκονίας με εσωτερική διάμετρο οπής 0,015 mm.
3. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν πραγματοποιήσει την παραγωγή κουρευτικών μαλλιών ζιρκονίας και την εφαρμογή εξαρτημάτων νιτριδίου του πυριτίου σε κινητήρες.
4. Αναπτύχθηκε κεραμική επένδυση μίκτη διπλής έλικας ακριβείας και κεραμικά ακροφύσια με διπλά σπειρώματα στο State Key Laboratory of Powder Metallurgy του Central South University of Technology της Κίνας. Ο αισθητήρας ζιρκονίας αναπτύχθηκε με επιτυχία από τη Σχολή Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong χρησιμοποιώντας τεχνολογία CIM.

Βασικό διάγραμμα ροής διαδικασίας χύτευσης κεραμικής έγχυσης

Σκόνη, συνδετικό, διασκορπιστικό, λιπαντικό -- ανάμειξη -- κοκκοποίηση απαέρωσης -- έγχυση -- απολίπανση -- πυροσυσσωμάτωση -- Δοκιμή προϊόντος

Τεχνολογία χύτευσης κεραμικής έγχυσης για απαιτήσεις κεραμικής σκόνης

1. Η σκόνη πρέπει να παρασκευάζεται ειδικά για υψηλή πυκνότητα πλήρωσης και χαμηλό κόστος.
2. Η σκόνη δεν συσσωματώνεται.
3. Το σχήμα της σκόνης είναι κυρίως σφαιρικό.
4. Υπάρχει αρκετή τριβή μεταξύ της σκόνης για να αποφευχθεί η παραμόρφωση ή η κατάρρευση της μπιγιέτας μετά την αφαίρεση του συνδετικού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η φυσική γωνία κλίσης πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 55°.
5. Για να διευκολυνθεί η ταχεία πυροσυσσωμάτωση, θα πρέπει να έχει μικρό μέσο μέγεθος σωματιδίων, γενικά μικρότερο από 1 μm.
6. Η ίδια η σκόνη είναι πυκνή, χωρίς εσωτερικούς πόρους.
7. Η επιφάνεια της σκόνης είναι καθαρή και δεν αντιδρά χημικά με το συνδετικό.

Σύστημα συνδετικού χύτευσης με έγχυση

Τα συνδετικά στη χύτευση με έγχυση έχουν δύο βασικές λειτουργίες.

Πρώτα απ 'όλα, η σκόνη μπορεί να αναμιχθεί ομοιόμορφα στο στάδιο χύτευσης με έγχυση και η σκόνη μπορεί να έχει καλή ρευστότητα μετά τη θέρμανση.

Δεύτερον, το συνδετικό μπορεί να διατηρήσει το σχήμα του σώματος μετά τη χύτευση με έγχυση και κατά την απολίπανση.

Μπορεί να ειπωθεί ότι το συνδετικό υλικό είναι ο πυρήνας και το κλειδί στην τεχνολογία χύτευσης με έγχυση σκόνης και κάθε βελτίωση και ανακάλυψη της διαδικασίας χύτευσης με έγχυση συνοδεύεται από τη γέννηση ενός νέου συστήματος συγκόλλησης. Στο CIM, επειδή το μέγεθος των σωματιδίων της σκόνης είναι μικρότερο από αυτό της χύτευσης με έγχυση μεταλλικής σκόνης, η ρευστότητα της ίδιας της σκόνης είναι φτωχή και το διάκενο μεταξύ της σκόνης και του συνδετικού υλικού μετά την ανάμειξη είναι πολύ μικρό, με αποτέλεσμα δύσκολη απολίπανση, γεγονός που θέτει πιο απαιτητικές απαιτήσεις για το συνδετικό. Ως εκ τούτου, ως συνδετικό υλικό χύτευσης με έγχυση κεραμικών, πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:

1. Καλή κινητικότητα. Το ιξώδες της χύτευσης με έγχυση πρέπει να είναι μέτριο, το ιξώδες είναι πολύ υψηλό, η σκόνη δεν μπορεί να διασκορπιστεί αποτελεσματικά στο συνδετικό υλικό, δεν είναι μόνο δύσκολο να αναμειχθεί, αλλά και δύσκολο να ληφθεί ένα ομοιόμορφα αναμεμειγμένο billet, το οποίο είναι εύκολο να δημιουργήσει ελαττώματα χύτευσης. Το πολύ χαμηλό ιξώδες θα προκαλέσει την αποκόλληση της κεραμικής σκόνης και του συνδετικού υλικού και το ιξώδες δεν μπορεί να αυξομειωθεί πολύ με τη θερμοκρασία, διαφορετικά θα προκύψουν ελαττώματα.

2. Το συνδετικό πρέπει να μπορεί να βρέχει καλά τη σκόνη και να έχει καλή πρόσφυση στη σκόνη. Συνήθως, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση διαβροχής του συνδετικού, θα πρέπει να προστεθούν ορισμένες επιφανειοδραστικές ουσίες για να μειωθεί το ιξώδες του μείγματος και να αυξηθεί η ρευστότητά του. Ταυτόχρονα, το συνδετικό διαβρέχει τα σωματίδια για να παράγει τριχοειδή δύναμη για να προσροφήσει τα σωματίδια και να κρατήσει το σώμα από παραμόρφωση. Προκειμένου να διασφαλιστεί η σταθερότητα του μπιλιέτας, η σκόνη θα πρέπει να είναι αδρανής σε σχέση με το συνδετικό.

3. Το συνδετικό υλικό αποτελείται από οργανική ύλη πολλαπλών συστατικών. Είναι δύσκολο για ένα μεμονωμένο οργανικό συνδετικό να καλύψει τις απαιτήσεις ρευστότητας και μετά την απολίπανση ενός από τα συστατικά, σχηματίζεται ένα ανοιχτό πορώδες, το οποίο ευνοεί τον αποκλεισμό του υπόλοιπου συνδετικού. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι ο ρυθμός απολίπανσης του συνδετικού πολλαπλών συστατικών είναι πολύ ταχύτερος από αυτόν του συνδετικού ενός συστατικού και τα ελαττώματα είναι πολύ λιγότερα. Φυσικά, τα οργανικά πολυμερή με συνδετικά πολλαπλών συστατικών είναι συμβατά.

4. Το συνδετικό υλικό έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Αυτό όχι μόνο αποφεύγει τα ελαττώματα που προκαλούνται από τη θερμική καταπόνηση, αλλά μειώνει επίσης το θερμικό σοκ στο σώμα και μειώνει τα ελαττώματα.

5. Επιπλέον, το συνδετικό πρέπει επίσης να είναι μη τοξικό, μη ρυπογόνο, μη πτητικό, μη απορρόφηση υγρασίας και η απόδοση κυκλικής θέρμανσης δεν αλλάζει.

Σύγκριση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων διαφόρων συστημάτων συνδετικών

Συντίθενται πολλά κοινά συνδετικά στο CIM

Τα τελευταία χρόνια, τα πιο τυπικά συνδετικά χρησιμοποιούνται συχνά σε διάφορες χύτευση με έγχυση κεραμικής σκόνης στον κόσμο. Όπως φαίνεται από τον πίνακα, τα συνδετικά που χρησιμοποιούνται στο CIM ανήκουν κυρίως στο θερμοπλαστικό σύστημα πολλαπλών συστατικών.

Παρασκευή μίγματος CIM

Ένα μείγμα είναι ένα μείγμα σκόνης και συνδετικού υλικού. Σε ολόκληρη τη διαδικασία χύτευσης με έγχυση, η προετοιμασία του μίγματος κόνεως και πολυμερούς συνδετικού υλικού είναι ένα από τα πιο σημαντικά βήματα. Η διαδικασία απαιτεί το μείγμα να έχει καλή ομοιογένεια, καλές ρεολογικές ιδιότητες και καλά χαρακτηριστικά απολίπανσης.

Για την επιλεγμένη τεχνολογία ανάμειξης, ο κύριος ρόλος είναι η αντιστοίχιση του ρυθμού, της θερμοκρασίας και του χρόνου. Ωστόσο, εάν η ταχύτητα και η θερμοκρασία ανάμειξης είναι πολύ χαμηλές, ανεξάρτητα από το πόσο καιρό ο χρόνος ανάμιξης δεν μπορεί να είναι ομοιόμορφος.

Το ρεολογικό πρόβλημα του PIM είναι κυρίως η αξιολόγηση και ο χαρακτηρισμός του ιξώδους του μείγματος.

Χύτευση με έγχυση

Ο σκοπός της χύτευσης με έγχυση είναι να ληφθεί ένα σώμα σχηματισμού CIM χωρίς ελαττώματα και ομοιόμορφη διάταξη σωματιδίων στο επιθυμητό σχήμα. Το παρασκευασμένο μείγμα μπορεί γενικά να εγχυθεί στη συνηθισμένη μηχανή χύτευσης με έγχυση πλαστικού ή μπορεί να εγχυθεί στην ειδική μηχανή έγχυσης σκόνης. Οι παράμετροι της διαδικασίας χύτευσης γενικά περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία έγχυσης, την πίεση έγχυσης, την ταχύτητα έγχυσης, την πίεση συγκράτησης πίεσης, τον χρόνο ψύξης συγκράτησης της πίεσης και τη θερμοκρασία καλουπιού. Εάν οι παράμετροι της διαδικασίας δεν ελέγχονται σωστά, είναι εύκολο να προκύψουν διάφορα ελαττώματα. Τα ελαττώματα της έγχυσης δεν μπορούν να εξαλειφθούν στην επόμενη διαδικασία, επομένως αυτή η διαδικασία πρέπει να ελέγχεται αυστηρά, κάτι που είναι κρίσιμο για τη βελτίωση της απόδοσης του προϊόντος και της χρήσης του υλικού.

Μέρη χύτευσης με έγχυση ζιρκονίας

Έλεγχος ελαττωμάτων στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση κεραμικών

Ο έλεγχος των ελαττωμάτων στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση μπορεί να εξεταστεί από δύο απόψεις: αφενός, ρυθμίζεται η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας, της πίεσης και του χρόνου χύτευσης. Η άλλη πτυχή είναι η ροή της τροφοδοσίας στην κοιλότητα του καλουπιού κατά την πλήρωση. Επειδή τα περισσότερα προϊόντα CIM είναι μικρά εξαρτήματα με πολύπλοκα σχήματα και απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας, η ροή του μείγματος στην κοιλότητα του καλουπιού περιλαμβάνει ζητήματα σχεδιασμού καλουπιού, συμπεριλαμβανομένης της θέσης της θύρας τροφοδοσίας, του μήκους του καναλιού ροής, της θέσης της οπής εξαερισμού κ.λπ., κάτι που απαιτεί σαφή κατανόηση των παραμέτρων της ιδιότητας ροής του μείγματος, της θερμοκρασίας στην κοιλότητα του καλουπιού και της τάσης κατανομής.

Κεραμική πυροσυσσωμάτωση

Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης είναι κυρίως ο έλεγχος της ανάπτυξης του μεγέθους των κόκκων των κεραμικών, η λήψη των απαιτούμενων υλικών φάσης και η εξασφάλιση της υψηλής πυκνότητας πυροσυσσωμάτωσης και του πυκνού κεραμικού πυροσυσσωματωμένου σώματος.

Διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης δύο σημαντικές παράμετροι: θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης και χρόνος πυροσυσσωμάτωσης

Νέα διαδικασία χύτευσης με έγχυση κεραμικών

Η χύτευση με έγχυση σκόνης (PCM) είναι μια νέα εξέλιξη της χύτευσης με έγχυση σκόνης.Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια μηχανή χύτευσης με έγχυση διπλού κυλίνδρου για να εγχύει διαδοχικά δύο διαφορετικά μείγματα σκόνης/συνδετικού στην κοιλότητα του καλουπιού. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την επιφανειακή επεξεργασία να γίνει κατά τη χύτευση με έγχυση, παρά μετά την προετοιμασία του τελικού προϊόντος. Η προετοιμασία και η επιφανειακή επεξεργασία του προϊόντος μπορεί να ολοκληρωθεί με μία μόνο διαδικασία, η οποία από μόνη της είναι πολύ ελκυστική από τεχνική και οικονομική άποψη.

Η τεχνολογία χύτευσης με έγχυση χαμηλής πίεσης, όσον αφορά την ίδια τη διαδικασία έγχυσης, η διαδικασία έγχυσης χαμηλής πίεσης είναι καλύτερη από την έγχυση υψηλής πίεσης.Η τροφοδοσία του γενικού ιξώδους μεταξύ 1,5-4,0Pa.s μπορεί να ολοκληρωθεί με πεπιεσμένο αέρα 0,8Mpa, ο οποίος μπορεί να αφαιρέσει το υδραυλικό σύστημα, το έμβολο ψεκασμού και το σύστημα μπιέλας στον παραδοσιακό εξοπλισμό. Μπορεί να φανεί ότι τα πλεονεκτήματα της έγχυσης χαμηλής πίεσης είναι η χαμηλή κλίση πίεσης στο πράσινο έγχυση, η φθορά μικρού καλουπιού, η τροφοδοσία με αντικολλητικό καλούπι, η αποφυγή της ρύπανσης τροφοδοσίας που προκαλείται από τη φθορά του εμβόλου έγχυσης και ο μη διαχωρισμός σκόνης/συνδετικού. Επιπλέον, υπάρχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μικρό μέγεθος εξοπλισμού, απλή δομή και χαμηλό κόστος.