Edistyksellinen valmistus: Keraaminen ruiskupuristus nousussa

Keraamisen ruiskuvalutekniikan soveltaminen

CIM-teknologian nopean kehityksen myötä keraamisia ruiskupuristustuotteita on sovellettu joissakin asioissa

1. Kolmannes sveitsiläisten kellojen koteloista on valmistettu keraamisella jauheruiskuvalutekniikalla, ja materiaali on zirkonia, keraaminen materiaali, joka ei koskaan kulu.
2. Japanissa on teollisia zirkoniakuituliittimiä, joiden sisäreiän halkaisija on 0,015 mm.
3. Yhdysvallat on toteuttanut zirkoniumoksidihiusleikkureiden tuotannon ja piinitridikomponenttien käytön moottoreissa.
4. Tarkkaan kaksoiskierresekoittimen keraaminen vuoraus ja kaksoiskierteiset keraamiset suuttimet on kehitetty Kiinan Keski-Etelän teknillisen yliopiston valtion jauhemetallurgian laboratoriossa. Huazhongin tiede- ja teknologiayliopiston materiaalitieteen ja teknologian korkeakoulu on kehittänyt zirkoniumoksidianturin menestyksekkäästi CIM-tekniikalla.

Keraamisen ruiskupuristuksen perusprosessin vuokaavio

Jauhe, sideaine, dispergointiaine, voiteluaine -- sekoitus -- kaasunpoisto rakeistus -- ruiskutus -- rasvanpoisto -- sintraus -- Tuotetestaus

Keraaminen Ruiskuvalutekniikka keraamisen jauheen vaatimuksiin

1. Jauhe tulee valmistaa erityisesti korkean täyttötiheyden ja alhaisten kustannusten vuoksi;
2. Jauhe ei agglomeroitu;
3. Jauheen muoto on pääasiassa pallomainen;
4. Jauheen välillä on riittävästi kitkaa, jotta vältetään aihion muodonmuutos tai romahtaminen sideaineen poistamisen jälkeen. Useimmissa tapauksissa luonnollisen kaltevuuden kulman tulee olla suurempi kuin 55°;
5. Nopean sintraamisen helpottamiseksi sen keskimääräisen hiukkaskoon tulisi olla pieni, yleensä alle 1 μm;
6. Jauhe itsessään on tiheää, ilman sisäisiä huokosia;
7. Jauheen pinta on puhdas eikä reagoi kemiallisesti sideaineen kanssa.

Ruiskuvalu sideainejärjestelmä

Ruiskuvalussa olevilla sideaineilla on kaksi perustoimintoa.

Ensinnäkin jauhe voidaan sekoittaa tasaisesti ruiskupuristusvaiheessa, ja jauheella voi olla hyvä juoksevuus lämmityksen jälkeen;

Toiseksi sideaine voi säilyttää rungon muodon ruiskuvalun jälkeen ja rasvanpoiston aikana.

Voidaan sanoa, että sideaine on jauheruiskuvalutekniikan ydin ja avain, ja jokaiseen ruiskuvaluprosessin parannukseen ja läpimurtoon liittyy uuden liimausjärjestelmän synty. CIM:ssä, koska jauheen hiukkaskoko on pienempi kuin metallijauheruiskupuristuksessa, itse jauheen juoksevuus on huono ja jauheen ja sideaineen välinen rako sekoituksen jälkeen on hyvin pieni, mikä johtaa vaikeaan rasvanpoistoon, mikä asettaa vaativampia vaatimuksia sideaineelle. Siksi seuraavat ehdot on täytettävä keraamisena ruiskupuristettuna sideaineena:

1. Hyvä liikkuvuus. Ruiskupuristuksen viskositeetin tulee olla kohtalainen, viskositeetti on liian korkea, jauhetta ei voida tehokkaasti dispergoida sideaineeseen, se ei ole vain vaikeaa sekoittaa, vaan myös vaikea saada tasaisesti sekoitettu aihio, josta on helppo tuottaa muovausvikoja; Liian alhainen viskositeetti aiheuttaa keraamisen jauheen ja sideaineen delaminoitumista, eikä viskositeetti voi vaihdella liikaa lämpötilan mukaan, muuten syntyy vikoja.

2. Sideaineen on kyettävä kostuttamaan jauhe hyvin ja sillä on oltava hyvä tarttuvuus jauheeseen. Yleensä sideaineen kostutuskyvyn parantamiseksi tulee lisätä pinta-aktiivisia aineita seoksen viskositeetin vähentämiseksi ja sen juoksevuuden lisäämiseksi. Samaan aikaan sideaine kostuttaa hiukkaset tuottaen kapillaarivoimaa hiukkasten adsorboimiseksi ja kehon muodonmuutoksen estämiseksi. Aihion stabiilisuuden varmistamiseksi jauheen tulee olla inerttiä sideaineeseen nähden.

3. Sideaine koostuu monikomponenttisesta orgaanisesta aineesta. Yksittäisen orgaanisen sideaineen on vaikea täyttää juoksevuusvaatimukset, ja sen jälkeen kun yksi komponenteista on poistettu rasvasta, muodostuu avoin huokoisuus, joka edistää jäljellä olevan sideaineen poissulkemista. Käytäntö on osoittanut, että monikomponenttisideaineen rasvanpoistonopeus on paljon nopeampi kuin yksikomponenttisen sideaineen ja viat ovat paljon pienemmät. Tietenkin orgaaniset polymeerit, joissa on monikomponenttisia sideaineita, ovat yhteensopivia.

4. Sideaineella on korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin. Tämä ei vain vältä lämpökuormituksen aiheuttamia vikoja, vaan myös vähentää kehon lämpöshokkia ja vähentää vikoja.

5. Lisäksi sideaineen on oltava myrkytön, saastumaton, haihtumaton, ei-kosteutta imevä, ja syklinen lämmitysteho ei muutu.

Erilaisten sideainejärjestelmien etujen ja haittojen vertailu

CIM:ssä on useita yleisiä sideaineita

Viime vuosina tyypillisimmät sideaineet, joita on käytetty usein erilaisissa keraamisen jauheen ruiskuvalussa maailmassa. Kuten taulukosta näkyy, CIM:ssä käytetyt sideaineet kuuluvat pääasiassa termoplastiseen monikomponenttijärjestelmään.

CIM-seoksen valmistus

Seos on jauheen ja sideaineen seos. Koko ruiskuvaluprosessissa jauheen ja polymeerisideaineseoksen valmistus on yksi tärkeimmistä vaiheista. Prosessi edellyttää, että seoksella on hyvä homogeenisuus, hyvät reologiset ominaisuudet ja hyvät rasvanpoisto-ominaisuudet.

Valitun sekoitustekniikan pääasiallisena roolina on nopeuden, lämpötilan ja ajan sovittaminen yhteen. Kuitenkin, jos sekoitusnopeus ja lämpötila ovat liian alhaiset, ei väliä kuinka pitkä sekoitusaika voi olla tasainen.

PIM:n reologinen ongelma on pääasiassa seoksen viskositeetin arviointi ja karakterisointi.

Ruiskuvalu

Ruiskupuristuksen tarkoituksena on saada CIM-muovauskappale, jossa ei ole vikoja ja yhtenäinen hiukkasjärjestely halutussa muodossa. Valmistettu seos voidaan yleensä ruiskuttaa tavalliseen muoviruiskuvalukoneeseen tai se voidaan ruiskuttaa erityiseen jauheruiskutuskoneeseen. Muovausprosessiparametreja ovat yleensä ruiskutuslämpötila, ruiskutuspaine, ruiskutusnopeus, paineenpitopaine, paineenpito-jäähdytysaika ja muotin lämpötila. Jos prosessiparametreja ei valvota kunnolla, on helppo tuottaa erilaisia ​​vikoja. Ruiskutusvirheitä ei voida poistaa myöhemmässä prosessissa, joten tätä prosessia on valvottava tiukasti, mikä on kriittistä tuotteen saannon ja materiaalin käytön parantamisen kannalta.

Zirkonia ruiskuvaluosat

Keraamisen ruiskuvaluprosessin vikojen valvonta

Vikojen hallintaa ruiskuvaluprosessissa voidaan tarkastella kahdesta näkökulmasta: toisaalta asetetaan muovauslämpötilan, paineen ja ajan välinen suhde; Toinen näkökohta on rehun virtaus muotin ontelossa täytettäessä. Koska useimmat CIM-tuotteet ovat pieniä osia, joilla on monimutkainen muoto ja korkeat tarkkuusvaatimukset, seoksen virtaukseen muottipesässä liittyy muotin suunnitteluongelmia, mukaan lukien syöttöaukon sijainti, virtauskanavan pituus, tuuletusaukon sijainti jne., mikä edellyttää selkeää ymmärrystä seoksen virtausominaisuuden parametreista, muotin ontelon lämpötilasta ja jäännösjännityksen jakautumisesta.

Keraaminen sintraus

Sintrausprosessissa pyritään pääasiassa hallitsemaan keramiikan raekoon kasvua, hankkimaan tarvittavat faasimateriaalit ja varmistamaan korkea sintraustiheys ja tiheä keraaminen sintrattu kappale.

Sintrausprosessissa kaksi tärkeää parametria: sintrauslämpötila ja sintrausaika

Uusi keraaminen ruiskuvaluprosessi

Powder co-injection molding (PCM) on jauheruiskuvalujen uusi kehitystyö.Tämä tekniikka käyttää kaksipiippuista ruiskuvalukonetta kahden eri jauhe/sideaineseoksen ruiskuttamiseksi peräkkäin muottipesään. Tämä prosessi mahdollistaa pintakäsittelyn suorittamisen ruiskupuristuksen aikana, eikä valmiin tuotteen valmistuksen jälkeen. Tuotteen esikäsittely ja pintakäsittely voidaan suorittaa yhdellä prosessilla, mikä itsessään on erittäin houkutteleva teknisesti ja taloudellisesti.

Matalan paineen ruiskuvalutekniikka itse ruiskutusprosessin kannalta matalapaineruiskutusprosessi on parempi kuin korkeapaineruiskutus.Yleisen viskositeetin syöttö välillä 1,5-4,0 Pa.s voidaan täydentää 0,8 Mpa paineilmalla, joka voi poistaa hydraulijärjestelmän, ruiskutusmäntä- ja kiertokangijärjestelmän perinteisessä laitteessa. Voidaan nähdä, että matalapaineruiskutuksen etuja ovat matalapainegradientti ruiskuvihreässä, pieni muotin kuluminen, tarttumaton muotin syöttö, ruiskutusmännän kulumisen aiheuttaman syöttösaasteen välttäminen ja jauheen/sideaineen erottumattomuus. Lisäksi on alhainen energiankulutus, pieni laitekoko, yksinkertainen rakenne ja alhaiset kustannukset.