Napredna proizvodnja: brizganje keramike v porastu

Uporaba tehnologije brizganja keramike

S hitrim razvojem tehnologije CIM so bili keramični izdelki za brizganje uporabljeni v nekaterih vidikih

1. Ena tretjina ohišij švicarskih ur je izdelana s tehnologijo brizganja keramičnega prahu, material pa je cirkonij, keramični material, ki se nikoli ne obrabi.
2. Japonska ima industrializirane konektorje iz cirkonijevih vlaken z notranjim premerom luknje 0,015 mm.
3. Združene države so začele proizvajati strižnike za lase iz cirkonijevega dioksida in uporabljati komponente iz silicijevega nitrida v motorjih.
4. Razvita keramična obloga natančnega mešalnika z dvojno vijačnico in keramičnih šob z dvojnimi navoji v državnem ključnem laboratoriju za metalurgijo prahu Centralne južne tehnološke univerze Kitajske. Senzor cirkonija je uspešno razvila Šola za znanost in tehnologijo materialov Univerze za znanost in tehnologijo Huazhong z uporabo tehnologije CIM.

Diagram poteka osnovnega procesa brizganja keramike

Prašek, vezivo, dispergator, mazivo -- mešanje -- razplinjevanje granulacije -- vbrizgavanje -- razmaščevanje -- sintranje -- Testiranje izdelkov

Tehnologija brizganja keramike za potrebe keramičnega prahu

1. Prašek mora biti posebej pripravljen za visoko mejno gostoto polnjenja in nizke stroške;
2. Prašek se ne aglomerira;
3. Oblika prahu je večinoma sferična;
4. Med prahom je dovolj trenja, da se prepreči deformacija ali zrušitev gredice po odstranitvi veziva. V večini primerov mora biti naravni kot naklona večji od 55°;
5. Da bi omogočili hitro sintranje, mora imeti majhno povprečno velikost delcev, običajno manj kot 1 μm;
6. Sam prah je gost, brez notranjih por;
7. Površina prahu je čista in kemično ne reagira z vezivom.

Vezivni sistem za brizganje

Veziva pri brizganju imajo dve osnovni funkciji.

Prvič, prašek se lahko enakomerno zmeša v fazi brizganja, prašek pa ima lahko dobro fluidnost po segrevanju;

Drugič, vezivo lahko ohrani obliko telesa po brizganju in med razmaščevanjem.

Lahko rečemo, da je vezivo jedro in ključ v tehnologiji brizganja prahu, vsako izboljšavo in preboj postopka brizganja pa spremlja rojstvo novega sistema lepljenja. V CIM, ker je velikost delcev prahu manjša kot pri brizganju kovinskega prahu, je fluidnost samega prahu slaba, vrzel med prahom in vezivom po mešanju pa je zelo majhna, kar povzroči težko razmaščevanje, kar postavlja zahtevnejše zahteve za vezivo. Kot vezivo za brizganje keramike morajo biti torej izpolnjeni naslednji pogoji:

1. Dobra mobilnost. Viskoznost brizganja mora biti zmerna, viskoznost je previsoka, prahu ni mogoče učinkovito razpršiti v vezivu, ni le težko mešati, ampak je tudi težko dobiti enakomerno mešano gredico, ki je enostavna za izdelavo napak pri oblikovanju; Prenizka viskoznost bo povzročila razslojevanje keramičnega prahu in veziva, viskoznost pa ne sme preveč nihati s temperaturo, sicer pride do napak.

2. Vezivo mora biti sposobno dobro zmočiti prah in imeti dober učinek oprijema na prah. Običajno je treba za izboljšanje omočilnosti veziva dodati nekatere površinsko aktivne snovi, da se zmanjša viskoznost zmesi in poveča njena tekočnost. Istočasno vezivo zmoči delce, da proizvede kapilarno silo, ki adsorbira delce in prepreči deformacijo telesa. Da bi zagotovili stabilnost gredice, mora biti prah inerten glede na vezivo.

3. Vezivo je sestavljeno iz večkomponentne organske snovi. Težko je, da eno samo organsko vezivo izpolni zahteve glede fluidnosti in po tem, ko je ena od komponent razmaščena, nastane odprta poroznost, ki vodi do izključitve preostalega veziva. Praksa je dokazala, da je stopnja razmaščevanja večkomponentnega veziva veliko hitrejša kot pri enokomponentnem vezivu in da je napak veliko manj. Seveda so organski polimeri z večkomponentnimi vezivi kompatibilni.

4. Vezivo ima visoko toplotno prevodnost in nizek koeficient toplotnega raztezanja. S tem se ne samo izognemo okvaram, ki jih povzroči toplotna obremenitev, ampak tudi zmanjšamo toplotni šok za telo in zmanjšamo napake.

5. Poleg tega mora biti vezivo tudi nestrupeno, ne onesnažuje, nehlapno, ne absorbira vlage, ciklična zmogljivost ogrevanja pa se ne spremeni.

Primerjava prednosti in slabosti različnih vezivnih sistemov

V CIM je sestavljenih več običajnih registratorjev

V zadnjih letih so najbolj značilna veziva, ki se pogosto uporabljajo pri različnih brizganjih keramičnih prahov na svetu. Kot je razvidno iz tabele, veziva, ki se uporabljajo v CIM, večinoma spadajo v termoplastični večkomponentni sistem.

Priprava mešanice CIM

Mešanica je mešanica prahu in veziva. V celotnem procesu brizganja je priprava mešanice praškastega in polimernega veziva eden najpomembnejših korakov. Postopek zahteva, da ima mešanica dobro homogenost, dobre reološke lastnosti in dobre lastnosti razmaščevanja.

Pri izbrani tehnologiji mešanja je glavna vloga ujemanje hitrosti, temperature in časa. Če pa sta hitrost mešanja in temperatura prenizki, ne glede na to, kako dolgo je čas mešanja nemogoče biti enakomeren.

Reološki problem PIM je predvsem ocena in karakterizacija viskoznosti mešanice.

Brizganje

Namen brizganja je pridobiti brezhibno oblikovano telo CIM z enakomerno razporeditvijo delcev v želeni obliki. Pripravljeno mešanico lahko na splošno vbrizgamo v običajen stroj za brizganje plastike ali pa vbrizgamo v poseben stroj za brizganje prahu. Parametri postopka oblikovanja na splošno vključujejo temperaturo vbrizgavanja, tlak vbrizgavanja, hitrost vbrizgavanja, tlak zadrževanja tlaka, čas hlajenja pod pritiskom in temperaturo kalupa. Če procesni parametri niso pravilno nadzorovani, je enostavno proizvesti različne napake. Napak pri brizganju ni mogoče odpraviti v nadaljnjem procesu, zato mora biti ta proces strogo nadzorovan, kar je ključnega pomena za izboljšanje izkoristka izdelka in izkoristka materiala.

Deli za brizganje iz cirkonijevega dioksida

Kontrola napak v procesu brizganja keramike

Kontrolo napak v procesu brizganja lahko obravnavamo z dveh vidikov: na eni strani je nastavljeno razmerje med temperaturo brizganja, tlakom in časom; Drugi vidik je pretok krme v votlini kalupa pri polnjenju. Ker je večina izdelkov CIM majhnih delov s kompleksnimi oblikami in visokimi zahtevami glede natančnosti, tok zmesi v votlini kalupa vključuje težave z zasnovo kalupa, vključno z lokacijo dovodne odprtine, dolžino pretočnega kanala, lokacijo odzračevalne odprtine itd., kar zahteva jasno razumevanje parametrov lastnosti pretoka zmesi, temperature v votlini kalupa in porazdelitve preostale napetosti.

Sintranje keramike

Postopek sintranja je namenjen predvsem nadzoru rasti velikosti zrn keramike, pridobivanju potrebnih faznih materialov in zagotavljanju visoke gostote sintranja in gostega keramičnega sintranega telesa.

Dva pomembna parametra procesa sintranja: temperatura sintranja in čas sintranja

Nov postopek brizganja keramike

Sočasno brizganje prahu (PCM) je nov razvoj brizganja prahu.Ta tehnika uporablja dvocevni stroj za brizganje za zaporedno vbrizgavanje dveh različnih mešanic prahu/veziva v votlino kalupa. Ta postopek omogoča površinsko obdelavo med brizganjem in ne po pripravi končnega izdelka. Priprava in površinska obdelava izdelka je lahko zaključena v enem samem procesu, kar je samo po sebi zelo privlačno s tehničnega in ekonomskega vidika.

Tehnologija brizganja pod nizkim tlakom, kar zadeva sam postopek brizganja, je postopek brizganja pod nizkim tlakom boljši od brizganja pod visokim pritiskom.Hranjenje splošne viskoznosti med 1,5-4,0 Pa.s se lahko zaključi s stisnjenim zrakom 0,8Mpa, ki lahko odstrani hidravlični sistem, vbrizgalni bat in sistem ojnic v tradicionalni opremi. Vidimo lahko, da so prednosti nizkotlačnega vbrizgavanja nizek gradient tlaka v injekcijski zelenici, majhna obraba kalupa, dovajanje kalupa proti prijemanju, izogibanje onesnaženju pri dovajanju, ki ga povzroči obraba bata za vbrizgavanje, in neločevanje prahu/veziva. Poleg tega je nizka poraba energije, majhna velikost opreme, preprosta struktura in nizki stroški.