Pokročilá výroba: keramické vstrekovanie na vzostupe

Aplikácia technológie vstrekovania keramiky

S rýchlym vývojom technológie CIM sa v niektorých aspektoch aplikovali keramické výrobky na vstrekovanie

1. Jedna tretina puzdier švajčiarskych hodiniek je vyrobená technológiou vstrekovania keramického prášku a materiálom je zirkón, keramický materiál, ktorý sa nikdy neopotrebuje.
2. Japonsko má priemyselné konektory zo zirkónových vlákien s vnútorným priemerom otvoru 0,015 mm.
3. Spojené štáty americké realizovali výrobu strojčekov na strihanie vlasov z oxidu zirkoničitého a aplikáciu komponentov z nitridu kremíka do motorov.
4. Vyvinutá keramická výstelka presného dvojzávitnicového mixéra a keramických trysiek s dvojitým závitom v štátnom kľúčovom laboratóriu práškovej metalurgie Central South University of Technology v Číne. Zirkónový senzor bol úspešne vyvinutý Školou materiálovej vedy a technológie Huazhongskej univerzity vedy a techniky pomocou technológie CIM.

Vývojový diagram základného procesu keramického vstrekovania

Prášok, spojivo, disperzant, mazivo -- miešanie -- odplyňovacia granulácia -- vstrekovanie -- odmasťovanie -- spekanie -- Testovanie produktov

Technológia keramického vstrekovania pre požiadavky na keramický prášok

1. Prášok by mal byť špeciálne pripravený pre vysokú limitnú hustotu plnenia a nízku cenu;
2. Prášok sa neaglomeruje;
3. Tvar prášku je prevažne sférický;
4. Medzi práškom je dostatočné trenie, aby sa predišlo deformácii alebo zrúteniu polotovaru po odstránení spojiva. Vo väčšine prípadov by mal byť prirodzený uhol sklonu väčší ako 55°;
5. Aby sa uľahčilo rýchle spekanie, mala by mať malú priemernú veľkosť častíc, všeobecne menšiu ako 1 μm;
6. Samotný prášok je hustý, bez vnútorných pórov;
7. Povrch prášku je čistý a chemicky nereaguje so spojivom.

Systém spojiva vstrekovaného do formy

Spojivá vo vstrekovaní majú dve základné funkcie.

Po prvé, prášok môže byť rovnomerne zmiešaný v štádiu vstrekovania a prášok môže mať po zahriatí dobrú tekutosť;

Po druhé, spojivo môže zachovať tvar tela po vstrekovaní a počas odmasťovania.

Dá sa povedať, že spojivo je jadrom a kľúčom v technológii vstrekovania prášku a každé zlepšenie a prelom v procese vstrekovania je sprevádzané zrodom nového systému spájania. V CIM, pretože veľkosť častíc prášku je menšia ako pri vstrekovaní kovového prášku, tekutosť samotného prášku je zlá a medzera medzi práškom a spojivom po zmiešaní je veľmi malá, čo vedie k zložitému odmasťovaniu, čo kladie náročnejšie požiadavky na spojivo. Preto ako keramické vstrekovacie spojivo musia byť splnené nasledujúce podmienky:

1. Dobrá pohyblivosť. Viskozita vstrekovania by mala byť mierna, viskozita je príliš vysoká, prášok sa nedá efektívne dispergovať v spojive, je nielen ťažké miešať, ale je tiež ťažké získať rovnomerne zmiešaný blok, ktorý ľahko vytvára chyby pri formovaní; Príliš nízka viskozita spôsobí delamináciu keramického prášku a spojiva a viskozita nemôže príliš kolísať s teplotou, inak dôjde k defektom.

2. Spojivo musí byť schopné dobre zmáčať prášok a mať dobrý adhézny účinok na prášok. Zvyčajne, aby sa zlepšila zmáčavosť spojiva, mali by sa pridať niektoré povrchovo aktívne látky, aby sa znížila viskozita zmesi a zvýšila sa jej tekutosť. Súčasne spojivo zmáča častice, aby sa vytvorila kapilárna sila na adsorbovanie častíc a zabránenie deformácii telesa. Aby sa zabezpečila stabilita predvalku, prášok by mal byť inertný voči spojivu.

3. Spojivo je zložené z viaczložkovej organickej hmoty. Pre jednotlivé organické spojivo je ťažké splniť požiadavky na tekutosť a po odmastení jednej zo zložiek sa vytvorí otvorená pórovitosť, ktorá vedie k vylúčeniu zostávajúceho spojiva. Prax ukázala, že rýchlosť odmasťovania viaczložkového spojiva je oveľa rýchlejšia ako u jednozložkového spojiva a defekty sú oveľa menšie. Samozrejme, organické polyméry s viaczložkovými spojivami sú kompatibilné.

4. Spojivo má vysokú tepelnú vodivosť a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. Tým sa nielen zabráni defektom spôsobeným tepelným namáhaním, ale tiež sa zníži tepelný šok pre telo a znížia sa chyby.

5. Okrem toho musí byť spojivo tiež netoxické, neznečisťujúce, neprchavé, neabsorbujúce vlhkosť a cyklický vykurovací výkon sa nemení.

Porovnanie výhod a nevýhod rôznych systémov spojív

V CIM sa skladá niekoľko bežných spojív

V posledných rokoch sú najtypickejšie spojivá často používané v rôznych keramických práškových vstrekovacích formách na svete. Ako je zrejmé z tabuľky, spojivá používané v CIM patria prevažne do termoplastického viaczložkového systému.

Príprava zmesi CIM

Zmes je zmes prášku a spojiva. V celom procese vstrekovania je príprava zmesi prášku a polymérneho spojiva jedným z najdôležitejších krokov. Proces vyžaduje, aby zmes mala dobrú homogenitu, dobré reologické vlastnosti a dobré odmasťovacie vlastnosti.

Pre zvolenú technológiu miešania je hlavnou úlohou prispôsobenie rýchlosti, teploty a času. Ak sú však rýchlosť a teplota miešania príliš nízke, bez ohľadu na to, ako dlho nebude čas miešania rovnomerný.

Reologickým problémom PIM je najmä hodnotenie a charakterizácia viskozity zmesi.

Vstrekovanie

Účelom vstrekovania je získať tvarovacie teleso CIM bez defektov a rovnomerného usporiadania častíc v požadovanom tvare. Pripravená zmes sa môže vo všeobecnosti vstrekovať do bežného stroja na vstrekovanie plastov alebo sa môže vstrekovať do špeciálneho stroja na vstrekovanie prášku. Parametre procesu tvarovania vo všeobecnosti zahŕňajú teplotu vstrekovania, tlak vstrekovania, rýchlosť vstrekovania, tlak udržiavania tlaku, dobu chladenia udržiavania tlaku a teplotu formy. Ak parametre procesu nie sú správne kontrolované, je ľahké produkovať rôzne chyby. Chyby vstrekovania nie je možné odstrániť v následnom procese, takže tento proces musí byť prísne kontrolovaný, čo je rozhodujúce pre zlepšenie výťažnosti produktu a využitia materiálu.

Diely na vstrekovanie zirkónia

Kontrola defektov v procese vstrekovania keramiky

Kontrolu defektov v procese vstrekovania možno uvažovať z dvoch hľadísk: na jednej strane sa nastavuje vzťah medzi teplotou tvarovania, tlakom a časom; Ďalším aspektom je tok krmiva v dutine formy pri plnení. Pretože väčšina produktov CIM sú malé diely so zložitými tvarmi a požiadavkami na vysokú presnosť, prúdenie zmesi v dutine formy zahŕňa problémy s návrhom formy, vrátane umiestnenia prívodného otvoru, dĺžky prietokového kanála, umiestnenia odvzdušňovacieho otvoru atď., Čo si vyžaduje jasné pochopenie parametrov vlastnosti toku zmesi, teploty v dutine formy a rozloženia zvyškového napätia.

Keramické spekanie

Proces spekania je hlavne na kontrolu rastu veľkosti zŕn keramiky, získanie požadovaných fázových materiálov a zabezpečenie vysokej hustoty spekania a hustého keramického sintrovaného telesa.

Proces spekania dva dôležité parametre: teplota spekania a čas spekania

Nový proces vstrekovania keramiky

Práškové spoločné vstrekovanie (PCM) je novým vývojom práškového vstrekovania.Táto technika využíva dvojhlavňový vstrekovací stroj na postupné vstrekovanie dvoch rôznych zmesí prášku/spojiva do dutiny formy. Tento proces umožňuje, aby sa povrchová úprava vykonala počas vstrekovania, a nie po príprave hotového výrobku. Prípravu a povrchovú úpravu produktu je možné zrealizovať v jedinom procese, čo je samo o sebe veľmi atraktívne z technického a ekonomického hľadiska.

Technológia nízkotlakového vstrekovania, pokiaľ ide o samotný proces vstrekovania, proces nízkotlakového vstrekovania je lepší ako vysokotlakové vstrekovanie.Napájanie všeobecnej viskozity medzi 1,5-4,0 Pa.s môže byť dokončené stlačeným vzduchom 0,8 MPa, ktorý môže odstrániť hydraulický systém, vstrekovací piest a systém ojnice v tradičnom zariadení. Je zrejmé, že výhodami nízkotlakového vstrekovania sú nízky tlakový gradient vo vstrekovacej surovej forme, malé opotrebenie formy, nepriľnavé podávanie formy, predchádzanie znečisteniu podávania spôsobenému opotrebovaním vstrekovacieho piestu a neoddeľovaním prášku/spojiva. Okrem toho je tu nízka spotreba energie, malá veľkosť zariadenia, jednoduchá konštrukcia a nízke náklady.