Disa' proċessi ta' molding ta' preċiżjoni taċ-ċeramika taż-żirkonja

Disa' proċessi ta' molding ta' preċiżjoni taċ-ċeramika taż-żirkonja
Il-proċess tal-iffurmar għandu rwol ta' konnessjoni fil-proċess kollu tat-tħejjija tal-materjali taċ-ċeramika, u huwa ċ-ċavetta biex tiġi żgurata l-affidabbiltà tal-prestazzjoni u r-ripetibbiltà tal-produzzjoni tal-materjali u l-komponenti taċ-ċeramika.
Bl-iżvilupp tas-soċjetà, il-metodu tradizzjonali tal-għaġna bl-idejn, il-metodu tal-iffurmar tar-roti, il-metodu tat-tikħil, eċċ. taċ-ċeramika tradizzjonali ma jistgħux jibqgħu jissodisfaw il-ħtiġijiet tas-soċjetà moderna għall-produzzjoni u r-raffinament, u għalhekk twieled proċess ġdid ta' molding. Il-materjali taċ-ċeramika fina ZrO2 jintużaw ħafna fid-9 tipi ta' proċessi ta' molding li ġejjin (2 tipi ta' metodi niexfa u 7 tipi ta' metodi mxarrba):

1. Iffurmar niexef

1.1 Ippressar niexef

L-ippressar niexef juża l-pressjoni biex jippressa t-trab taċ-ċeramika f'ċerta forma tal-ġisem. L-essenza tiegħu hija li taħt l-azzjoni ta' forza esterna, il-partiċelli tat-trab jersqu lejn xulxin fil-moffa, u jingħaqdu sew permezz ta' frizzjoni interna biex iżommu ċerta forma. Id-difett ewlieni fil-korpi ħodor ippressati niexef huwa l-ispallazzjoni, li hija dovuta għall-frizzjoni interna bejn it-trab u l-frizzjoni bejn it-trab u l-ħajt tal-moffa, li tirriżulta f'telf ta' pressjoni ġewwa l-ġisem.

Il-vantaġġi tal-ippressar niexef huma li d-daqs tal-korp aħdar huwa preċiż, l-operazzjoni hija sempliċi, u huwa konvenjenti li tirrealizza operazzjoni mekkanizzata; il-kontenut ta' umdità u sustanza li tgħaqqad fl-ippressar niexef aħdar huwa inqas, u t-tinxtorob tat-tnixxif u l-isparar huwa żgħir. Jintuża prinċipalment biex jifforma prodotti b'forom sempliċi, u l-proporzjon tal-aspett huwa żgħir. Iż-żieda fl-ispiża tal-produzzjoni kkawżata mill-użu tal-moffa hija l-iżvantaġġ tal-ippressar niexef.

1.2 Ippressar iżostatiku

L-ippressar iżostatiku huwa metodu speċjali ta' ffurmar żviluppat abbażi tal-ippressar niexef tradizzjonali. Juża l-pressjoni tat-trażmissjoni tal-fluwidu biex japplika pressjoni b'mod uniformi fuq it-trab ġewwa l-moffa elastika mid-direzzjonijiet kollha. Minħabba l-konsistenza tal-pressjoni interna tal-fluwidu, it-trab iġorr l-istess pressjoni fid-direzzjonijiet kollha, u għalhekk id-differenza fid-densità tal-korp aħdar tista' tiġi evitata.

L-ippressar iżostatiku huwa maqsum fi ippressar iżostatiku b'borża mxarrba u ippressar iżostatiku b'borża niexfa. L-ippressar iżostatiku b'borża mxarrba jista' jifforma prodotti b'forom kumplessi, iżda jista' jaħdem biss b'mod intermittenti. L-ippressar iżostatiku b'borża niexfa jista' jirrealizza operazzjoni kontinwa awtomatika, iżda jista' jifforma biss prodotti b'forom sempliċi bħal sezzjonijiet trasversali kwadri, tondi u tubulari. L-ippressar iżostatiku jista' jikseb korp aħdar uniformi u dens, b'tinxtorob żgħir waqt l-isparar u tinxtorob uniformi fid-direzzjonijiet kollha, iżda t-tagħmir huwa kumpless u għali, u l-effiċjenza tal-produzzjoni mhijiex għolja, u huwa adattat biss għall-produzzjoni ta' materjali b'rekwiżiti speċjali.

2. Iffurmar bl-imxarrab

2.1 Tisħin
Il-proċess tal-iffurmar bit-tikħil huwa simili għall-ikkastjar bit-tejp, id-differenza hija li l-proċess tal-iffurmar jinkludi proċess ta' deidrazzjoni fiżika u proċess ta' koagulazzjoni kimika. Id-deidrazzjoni fiżika tneħħi l-ilma fit-taħlita permezz tal-azzjoni kapillari tal-moffa poruża tal-ġibs. Is-Ca2+ iġġenerat mix-xoljiment tas-CaSO4 tal-wiċċ iżid is-saħħa jonika tat-taħlita, li tirriżulta fil-flokkulazzjoni tat-taħlita.
Taħt l-azzjoni ta' deidrazzjoni fiżika u koagulazzjoni kimika, il-partiċelli tat-trab taċ-ċeramika jiġu depożitati fuq il-ħajt tal-moffa tal-ġibs. Il-grouting huwa adattat għall-preparazzjoni ta' partijiet taċ-ċeramika fuq skala kbira b'forom kumplessi, iżda l-kwalità tal-korp aħdar, inkluż il-forma, id-densità, is-saħħa, eċċ., hija fqira, l-intensità tax-xogħol tal-ħaddiema hija għolja, u mhuwiex adattat għal operazzjonijiet awtomatizzati.

2.2 Tidwib bis-sħana
L-ikkastjar bis-sħana jikkonsisti fit-taħlit ta' trab taċ-ċeramika ma' binder (paraffina) f'temperatura relattivament għolja (60~100℃) biex jinkiseb taħlita għall-ikkastjar bis-sħana. It-taħlita tiġi injettata fil-moffa tal-metall taħt l-azzjoni ta' arja kkompressata, u l-pressjoni tinżamm. Wara tkessiħ, tneħħija tal-iffurmar biex jinkiseb vojt tax-xama', il-vojt tax-xama' jitneħħa x-xama' taħt il-protezzjoni ta' trab inert biex jinkiseb korp aħdar, u l-korp aħdar jiġi sinterizzat f'temperatura għolja biex isir porċellana.

Il-korp aħdar iffurmat permezz ta' ikkastjar bis-sħana għandu dimensjonijiet preċiżi, struttura interna uniformi, inqas xedd tal-moffa u effiċjenza għolja fil-produzzjoni, u huwa adattat għal diversi materja prima. It-temperatura tat-taħlita tax-xama' u l-moffa teħtieġ li tkun ikkontrollata b'mod strett, inkella tikkawża injezzjoni jew deformazzjoni, għalhekk mhuwiex adattat għall-manifattura ta' partijiet kbar, u l-proċess ta' ħruq f'żewġ stadji huwa kkumplikat u l-konsum tal-enerġija huwa għoli.

2.3 Ikkastjar fuq tejp
L-ikkastjar bit-tejp huwa li tħallat kompletament trab taċ-ċeramika ma' ammont kbir ta' sustanzi li jgħaqqdu organiċi, plastifikanti, dispersanti, eċċ. biex tikseb taħlita viskuża li tiċċirkola. It-taħlita tiżdied fid-delu tal-magna tal-ikkastjar, u tintuża barraxa biex tikkontrolla l-ħxuna. Din toħroġ lejn iċ-ċinturin tal-conveyor permezz taż-żennuna tal-għalf, u l-film vojt jinkiseb wara t-tnixxif.

Dan il-proċess huwa adattat għall-preparazzjoni ta' materjali tal-film. Sabiex tinkiseb flessibilità aħjar, tiżdied ammont kbir ta' materja organika, u l-parametri tal-proċess jeħtieġ li jiġu kkontrollati b'mod strett, inkella dan faċilment jikkawża difetti bħal tqaxxir, strixxi, saħħa baxxa tal-film jew tqaxxir diffiċli. Il-materja organika użata hija tossika u tikkawża tniġġis ambjentali, u għandha tintuża sistema mhux tossika jew inqas tossika kemm jista' jkun biex jitnaqqas it-tniġġis ambjentali.

2.4 Molding tal-injezzjoni tal-ġel
It-teknoloġija tal-iffurmar tal-injezzjoni tal-ġel hija proċess ġdid ta' prototipar rapidu kollojdali li ġie ivvintat għall-ewwel darba minn riċerkaturi fil-Laboratorju Nazzjonali ta' Oak Ridge fil-bidu tas-snin disgħin. Fil-qalba tagħha hemm l-użu ta' soluzzjonijiet ta' monomeri organiċi li jippolimerizzaw f'ġels ta' solvent polimeriku ta' saħħa għolja u marbuta lateralment.

Taħlita ta' trab taċ-ċeramika maħlul f'soluzzjoni ta' monomeri organiċi titferra' f'moffa, u t-taħlita tal-monomeri tippolimerizza biex tifforma parti ġelatina. Peress li s-solvent-polimeru marbut lateralment fih biss 10%–20% (frazzjoni tal-massa) polimeru, huwa faċli li s-solvent jitneħħa mill-parti ġelatina permezz ta' stadju ta' tnixxif. Fl-istess ħin, minħabba l-konnessjoni laterali tal-polimeri, il-polimeri ma jistgħux jemigraw mas-solvent matul il-proċess tat-tnixxif.

Dan il-metodu jista' jintuża biex jiġu manifatturati partijiet taċ-ċeramika b'fażi waħda u komposti, li jistgħu jiffurmaw partijiet taċ-ċeramika b'forma kumplessa, kważi-xibka, u s-saħħa ħadra tagħhom hija għolja daqs 20-30Mpa jew aktar, li jistgħu jiġu pproċessati mill-ġdid. Il-problema ewlenija ta' dan il-metodu hija li r-rata ta' jinxtorob tal-ġisem tal-embriju hija relattivament għolja matul il-proċess ta' densifikazzjoni, li faċilment twassal għad-deformazzjoni tal-ġisem tal-embriju; xi monomeri organiċi għandhom inibizzjoni tal-ossiġnu, li tikkawża li l-wiċċ jitqaxxar u jaqa'; minħabba l-proċess ta' polimerizzazzjoni tal-monomeri organiċi indott mit-temperatura, it-tqaxxir tat-temperatura jwassal għall-eżistenza ta' stress intern, li jikkawża li l-vojt jinkiser u l-bqija.

2.5 Molding ta' injezzjoni ta' solidifikazzjoni diretta
L-iffurmar b'injezzjoni ta' solidifikazzjoni diretta huwa teknoloġija tal-iffurmar żviluppata mill-ETH Zurich: ilma bis-solvent, trab taċ-ċeramika u addittivi organiċi jitħalltu kompletament biex jiffurmaw demel likwidu elettrostatikament stabbli, b'viskożità baxxa u b'kontenut għoli ta' solidi, li jista' jinbidel billi jiżdied il-pH tad-demel likwidu jew kimiċi li jżidu l-konċentrazzjoni tal-elettroliti, imbagħad id-demel likwidu jiġi injettat f'moffa mhux poruża.

Ikkontrolla l-progress tar-reazzjonijiet kimiċi matul il-proċess. Ir-reazzjoni qabel l-iffurmar tal-injezzjoni titwettaq bil-mod, il-viskożità tat-taħlita tinżamm baxxa, u r-reazzjoni tiġi aċċellerata wara l-iffurmar tal-injezzjoni, it-taħlita tissolidifika, u t-taħlita fluwida tiġi trasformata f'korp solidu. Il-korp aħdar miksub għandu proprjetajiet mekkaniċi tajbin u s-saħħa tista' tilħaq il-5kPa. Il-korp aħdar jiġi demoldat, imnixxef u sinterizzat biex jifforma parti taċ-ċeramika tal-forma mixtieqa.

Il-vantaġġi tiegħu huma li m'għandux bżonn jew jeħtieġ biss ammont żgħir ta' addittivi organiċi (inqas minn 1%), il-korp aħdar m'għandux bżonn tneħħija tax-xaħam, id-densità tal-korp aħdar hija uniformi, id-densità relattiva hija għolja (55% ~ 70%), u jista' jifforma partijiet taċ-ċeramika ta' daqs kbir u forom kumplessi. L-iżvantaġġ tiegħu huwa li l-addittivi huma għaljin, u ġeneralment il-gass jiġi rilaxxat matul ir-reazzjoni.

2.6 Molding bl-injezzjoni
L-iffurmar tal-injezzjoni ilu jintuża fl-iffurmar ta' prodotti tal-plastik u fl-iffurmar ta' forom tal-metall. Dan il-proċess juża t-tqaddid f'temperatura baxxa ta' organiċi termoplastiċi jew it-tqaddid f'temperatura għolja ta' organiċi termosettizzanti. It-trab u t-trasportatur organiku jitħalltu f'tagħmir speċjali tat-taħlit, u mbagħad jiġu injettati fil-moffa taħt pressjoni għolja (għexieren sa mijiet ta' MPa). Minħabba l-pressjoni kbira tal-iffurmar, il-blanks miksuba għandhom dimensjonijiet preċiżi, intoppi għoljin u struttura kompatta; l-użu ta' tagħmir speċjali tal-iffurmar itejjeb ħafna l-effiċjenza tal-produzzjoni.

Fl-aħħar tas-snin sebgħin u l-bidu tas-snin tmenin, il-proċess tal-iffurmar tal-injezzjoni ġie applikat għall-iffurmar ta' partijiet taċ-ċeramika. Dan il-proċess jirrealizza l-iffurmar tal-plastik ta' materjali sterili billi jżid ammont kbir ta' materja organika, li huwa proċess komuni tal-iffurmar tal-plastik taċ-ċeramika. Fit-teknoloġija tal-iffurmar tal-injezzjoni, minbarra l-użu ta' organiċi termoplastiċi (bħal polietilene, polistirene), organiċi termosetting (bħal reżina epossidika, reżina fenolika), jew polimeri solubbli fl-ilma bħala l-legatur ewlieni, huwa meħtieġ li jiżdiedu ċerti kwantitajiet ta' għajnuniet tal-proċess bħal plastifikanti, lubrikanti u aġenti ta' akkoppjar biex tittejjeb il-fluwidità tas-sospensjoni tal-injezzjoni taċ-ċeramika u tiġi żgurata l-kwalità tal-korp iffurmat bl-injezzjoni.

Il-proċess tal-iffurmar tal-injezzjoni għandu l-vantaġġi ta' grad għoli ta' awtomazzjoni u daqs preċiż tal-vojt tal-iffurmar. Madankollu, il-kontenut organiku fil-korp aħdar tal-partijiet taċ-ċeramika ffurmati bl-injezzjoni huwa għoli sa 50% vol. Jieħu żmien twil, anke diversi jiem sa għexieren ta' jiem, biex jiġu eliminati dawn is-sustanzi organiċi fil-proċess ta' sinterizzazzjoni sussegwenti, u huwa faċli li tikkawża difetti fil-kwalità.

2.7 Molding ta' injezzjoni kollojdali
Sabiex issolvi l-problemi tal-ammont kbir ta' materja organika miżjuda u d-diffikultà li jiġu eliminati d-diffikultajiet fil-proċess tradizzjonali tal-iffurmar tal-injezzjoni, l-Università ta' Tsinghua pproponiet b'mod kreattiv proċess ġdid għall-iffurmar tal-injezzjoni kollojdali taċ-ċeramika, u żviluppat b'mod indipendenti prototip tal-iffurmar tal-injezzjoni kollojdali biex tirrealizza l-injezzjoni ta' demel likwidu taċ-ċeramika sterili.

L-idea bażika hija li l-iffurmar kollojdali jiġi kkombinat mal-iffurmar tal-injezzjoni, bl-użu ta' tagħmir ta' injezzjoni proprjetarju u teknoloġija ġdida ta' tqaddid ipprovduta mill-proċess tal-iffurmar tas-solidifikazzjoni kollojdali in situ. Dan il-proċess ġdid juża inqas minn 4% bil-piż ta' materja organika. Ammont żgħir ta' monomeri organiċi jew komposti organiċi fis-sospensjoni bbażata fuq l-ilma jintuża biex jinduċi malajr il-polimerizzazzjoni ta' monomeri organiċi wara l-injezzjoni fil-moffa biex jifforma skeletru ta' netwerk organiku, li jdawwar b'mod uniformi t-trab taċ-ċeramika. Fost dawn, mhux biss il-ħin tat-tneħħija tal-gomma huwa mqassar ħafna, iżda wkoll il-possibbiltà ta' qsim tat-tneħħija tal-gomma hija mnaqqsa ħafna.

Hemm differenza kbira bejn l-iffurmar bl-injezzjoni taċ-ċeramika u l-iffurmar kollojdali. Id-differenza ewlenija hija li tal-ewwel jappartjeni għall-kategorija tal-iffurmar tal-plastik, u tal-aħħar jappartjeni għall-iffurmar tat-taħlita, jiġifieri, it-taħlita m'għandhiex plastiċità u hija materjal sterili. Minħabba li t-taħlita m'għandhiex plastiċità fl-iffurmar kollojdali, l-idea tradizzjonali tal-iffurmar bl-injezzjoni taċ-ċeramika ma tistax tiġi adottata. Jekk l-iffurmar kollojdali jiġi kkombinat mal-iffurmar bl-injezzjoni, l-iffurmar bl-injezzjoni kollojdali ta' materjali taċ-ċeramika jitwettaq bl-użu ta' tagħmir ta' injezzjoni proprjetarju u teknoloġija ġdida ta' tqaddid ipprovduta mill-proċess tal-iffurmar kollojdali in situ.

Il-proċess il-ġdid tal-iffurmar tal-injezzjoni kollojdali taċ-ċeramika huwa differenti mill-iffurmar kollojdali ġenerali u l-iffurmar tal-injezzjoni tradizzjonali. Il-vantaġġ ta' grad għoli ta' awtomazzjoni tal-iffurmar huwa s-sublimazzjoni kwalitattiva tal-proċess tal-iffurmar kollojdali, li se ssir it-tama għall-industrijalizzazzjoni taċ-ċeramika ta' teknoloġija għolja.