Uzlabotā ražošana: keramikas iesmidzināšanas formēšana aug

Keramikas iesmidzināšanas liešanas tehnoloģijas pielietojums

Strauji attīstoties CIM tehnoloģijai, dažos aspektos ir izmantoti keramikas iesmidzināšanas formēšanas izstrādājumi

1. Viena trešdaļa Šveices pulksteņu korpusu tiek ražoti, izmantojot keramikas pulvera iesmidzināšanas liešanas tehnoloģiju, un materiāls ir cirkonija oksīds, keramikas materiāls, kas nekad nenodilst.
2. Japānā ir rūpnieciski ražoti cirkonija šķiedru savienotāji ar iekšējā cauruma diametru 0,015 mm.
3. ASV ir realizējusi cirkonija matu griešanas mašīnu ražošanu un silīcija nitrīda komponentu izmantošanu dzinējos.
4. Izstrādāts keramikas oderējums precīzam dubultspirāles maisītājam un keramikas sprauslām ar dubultiem vītnēm Ķīnas Centrālās Dienvidu Tehnoloģiju universitātes Valsts atslēgas pulvermetalurģijas laboratorijā. Cirkonija sensoru veiksmīgi izstrādāja Huazhong Zinātnes un tehnoloģijas universitātes Materiālzinātnes un tehnoloģiju skola, izmantojot CIM tehnoloģiju.

Keramikas iesmidzināšanas formēšanas pamatprocesa shēma

Pulveris, saistviela, disperģētājs, smērviela -- sajaukšana -- degazēšana granulēšana -- iesmidzināšana -- attaukošana -- saķepināšana -- Produkta testēšana

Keramikas iesmidzināšanas liešanas tehnoloģija keramikas pulvera prasībām

1. Pulveris ir īpaši jāsagatavo augstam iepildīšanas blīvumam un zemām izmaksām;
2. Pulveris neaglomerējas;
3. Pulvera forma galvenokārt ir sfēriska;
4. Starp pulveri ir pietiekami liela berze, lai izvairītos no sagataves deformācijas vai sabrukšanas pēc saistvielas noņemšanas. Vairumā gadījumu dabiskajam slīpumam Leņķim jābūt lielākam par 55°;
5. Lai veicinātu ātru saķepināšanu, tai jābūt mazam vidējam daļiņu izmēram, parasti mazākam par 1 μm;
6. Pats pulveris ir blīvs, bez iekšējām porām;
7. Pulvera virsma ir tīra un ķīmiski nereaģē ar saistvielu.

Iesmidzināšanas formēšanas saistvielu sistēma

Inžektorlējuma saistvielām ir divas pamatfunkcijas.

Pirmkārt, pulveri var vienmērīgi sajaukt iesmidzināšanas formēšanas stadijā, un pēc karsēšanas pulverim var būt laba plūstamība;

Otrkārt, saistviela var saglabāt korpusa formu pēc iesmidzināšanas formēšanas un attaukošanas laikā.

Var teikt, ka saistviela ir pulvera iesmidzināšanas formēšanas tehnoloģijas kodols un atslēga, un katru injekcijas formēšanas procesa uzlabojumu un izrāvienu pavada jaunas līmēšanas sistēmas dzimšana. CIM gadījumā, tā kā pulvera daļiņu izmērs ir mazāks nekā metāla pulvera iesmidzināšanas formēšanai, paša pulvera plūstamība ir slikta, un atstarpe starp pulveri un saistvielu pēc sajaukšanas ir ļoti maza, kā rezultātā ir grūti attaukot, kas izvirza stingrākas prasības saistvielai. Tāpēc, kā keramikas iesmidzināšanas formēšanas saistvielai, ir jāievēro šādi nosacījumi:

1. Laba mobilitāte. Inžekcijas formēšanas viskozitātei jābūt mērenai, viskozitātei ir pārāk augsta, pulveri nevar efektīvi izkliedēt saistvielā, to ir ne tikai grūti sajaukt, bet arī grūti iegūt vienmērīgi sajauktu sagatavi, kurā ir viegli radīt formēšanas defektus; Pārāk zema viskozitāte izraisīs keramikas pulvera un saistvielas atslāņošanos, un viskozitāte nevar pārāk daudz svārstīties atkarībā no temperatūras, pretējā gadījumā radīsies defekti.

2. Saistvielai ir jāspēj labi samitrināt pulveri un tai jābūt ar labu pulvera adhēzijas efektu. Parasti, lai uzlabotu saistvielas mitrināšanas spēju, jāpievieno dažas virsmaktīvās vielas, lai samazinātu maisījuma viskozitāti un palielinātu tā plūstamību. Tajā pašā laikā saistviela samitrina daļiņas, radot kapilāru spēku, lai adsorbētu daļiņas un pasargātu ķermeni no deformācijas. Lai nodrošinātu sagataves stabilitāti, pulverim jābūt inertam attiecībā pret saistvielu.

3. Saistviela sastāv no daudzkomponentu organiskām vielām. Vienai organiskai saistvielai ir grūti izpildīt plūstamības prasības, un pēc vienas no komponentiem attaukošanas veidojas atvērta porainība, kas veicina atlikušās saistvielas izslēgšanu. Prakse ir pierādījusi, ka daudzkomponentu saistvielas attaukošanas ātrums ir daudz ātrāks nekā vienkomponentu saistvielai un defektu ir daudz mazāk. Protams, organiskie polimēri ar daudzkomponentu saistvielām ir saderīgi.

4. Saistvielai ir augsta siltumvadītspēja un zems siltuma izplešanās koeficients. Tas ne tikai novērš termiskā stresa radītos defektus, bet arī samazina ķermeņa termisko triecienu un samazina defektus.

5. Turklāt saistvielai jābūt arī netoksiskai, nepiesārņojošai, negaistošai, bez mitruma absorbcijas, un cikliskā sildīšanas veiktspēja nemainās.

Dažādu saistvielu sistēmu priekšrocību un trūkumu salīdzinājums

Ir izveidotas vairākas izplatītas CIM saistvielas

Pēdējos gados pasaulē tipiskākās saistvielas, ko bieži izmanto dažādās keramikas pulvera iesmidzināšanas formēšanā. Kā redzams tabulā, CIM izmantotās saistvielas galvenokārt pieder termoplastiskajai daudzkomponentu sistēmai.

CIM maisījuma sagatavošana

Maisījums ir pulvera un saistvielas maisījums. Visā iesmidzināšanas formēšanas procesā pulvera un polimēru saistvielas maisījuma sagatavošana ir viens no svarīgākajiem posmiem. Process prasa, lai maisījumam būtu laba viendabība, labas reoloģiskās īpašības un labas attaukošanas īpašības.

Izvēlētajai sajaukšanas tehnoloģijai galvenā loma ir ātruma, temperatūras un laika saskaņošana. Tomēr, ja sajaukšanas ātrums un temperatūra ir pārāk zema, neatkarīgi no tā, cik ilgi maisīšanas laiks nevar būt vienmērīgs.

PIM reoloģiskā problēma galvenokārt ir maisījuma viskozitātes novērtējums un raksturojums.

Iesmidzināšanas formēšana

Inžektorliešanas mērķis ir iegūt CIM veidojošu korpusu bez defektiem un vienmērīgu daļiņu izvietojumu vēlamajā formā. Sagatavoto maisījumu parasti var injicēt parastajā plastmasas iesmidzināšanas formēšanas mašīnā vai arī to var ievadīt īpašā pulvera iesmidzināšanas mašīnā. Formēšanas procesa parametri parasti ietver iesmidzināšanas temperatūru, iesmidzināšanas spiedienu, iesmidzināšanas ātrumu, spiediena uzturēšanas spiedienu, spiediena uzturēšanas dzesēšanas laiku un veidnes temperatūru. Ja procesa parametri netiek pareizi kontrolēti, ir viegli radīt dažādus defektus. Iesmidzināšanas defektus nevar novērst turpmākajā procesā, tāpēc šis process ir stingri jākontrolē, kas ir ļoti svarīgi, lai uzlabotu produktu iznākumu un materiālu izmantošanu.

Cirkonija iesmidzināšanas daļas

Defektu kontrole keramikas iesmidzināšanas procesā

Defektu kontroli iesmidzināšanas formēšanas procesā var aplūkot no diviem aspektiem: no vienas puses, tiek noteikta sakarība starp formēšanas temperatūru, spiedienu un laiku; Otrs aspekts ir barības plūsma veidnes dobumā pildīšanas laikā. Tā kā lielākā daļa CIM produktu ir mazas detaļas ar sarežģītām formām un augstām precizitātes prasībām, maisījuma plūsma veidnes dobumā ir saistīta ar veidņu projektēšanas problēmām, tostarp padeves atveres atrašanās vietu, plūsmas kanāla garumu, ventilācijas atveres atrašanās vietu utt., kas prasa skaidru izpratni par maisījuma plūsmas īpašību parametriem, temperatūru veidnes dobumā un atlikušā sprieguma sadalījumu.

Keramikas saķepināšana

Saķepināšanas process galvenokārt ir paredzēts, lai kontrolētu keramikas graudu lieluma pieaugumu, iegūtu nepieciešamos fāzes materiālus un nodrošinātu augstu saķepināšanas blīvumu un blīvu keramikas saķepināto korpusu.

Saķepināšanas procesā ir divi svarīgi parametri: saķepināšanas temperatūra un saķepināšanas laiks

Jauns keramikas iesmidzināšanas formēšanas process

Pulvera koinjekcijas formēšana (PCM) ir jauna pulvera iesmidzināšanas formēšanas izstrāde.Šajā tehnikā tiek izmantota dubultstobra iesmidzināšanas formēšanas mašīna, lai veidnes dobumā secīgi ievadītu divus dažādus pulvera/saistvielu maisījumus. Šis process ļauj virsmas apstrādi veikt iesmidzināšanas formēšanas laikā, nevis pēc gatavā produkta sagatavošanas. Produkta sagatavošanu un virsmas apstrādi var pabeigt vienā procesā, kas pats par sevi ir ļoti pievilcīgs no tehniskā un ekonomiskā viedokļa.

Zemspiediena iesmidzināšanas formēšanas tehnoloģija, kas attiecas uz pašu iesmidzināšanas procesu, zema spiediena iesmidzināšanas process ir labāks par augstspiediena iesmidzināšanu.Vispārējās viskozitātes padevi no 1,5 līdz 4,0 Pa.s var pabeigt ar 0,8 MPa saspiestu gaisu, kas var noņemt hidraulisko sistēmu, iesmidzināšanas virzuli un savienojošo stieņu sistēmu tradicionālajā iekārtā. Redzams, ka zema spiediena iesmidzināšanas priekšrocības ir zema spiediena gradients iesmidzināšanas zaļā krāsā, neliels veidņu nodilums, nepiedegoša veidņu padeve, izvairoties no padeves piesārņojuma, ko izraisa iesmidzināšanas virzuļa nodilums un pulvera/saistvielas neatdalīšanās. Turklāt ir zems enerģijas patēriņš, mazs aprīkojuma izmērs, vienkārša struktūra un zemas izmaksas.