Циркониялық керамиканың тоғыз дәлдікпен қалыптау процесі

Циркониялық керамиканың тоғыз дәлдікпен қалыптау процесі
Қалыптау процесі керамикалық материалдарды дайындаудың барлық процесінде байланыстырушы рөл атқарады және керамикалық материалдар мен бөлшектердің өнімділік сенімділігі мен өндірістік қайталануын қамтамасыз етудің кілті болып табылады.
Қоғамның дамуымен дәстүрлі керамиканың дәстүрлі қол илеу әдісі, доңғалақ қалыптау әдісі, шұңқырлау әдісі және т.б. қазіргі қоғамның өндіріс пен тазарту қажеттілігін қанағаттандыра алмайды, сондықтан жаңа қалыптау процесі дүниеге келді.ZrO2 жұқа керамикалық материалдар қалыптаудың келесі 9 түрінде кеңінен қолданылады (құрғақ әдістің 2 түрі және ылғалдың 7 түрі):

1. Құрғақ қалыптау

1.1 Құрғақ престеу

Құрғақ престеу керамикалық ұнтақты дененің белгілі бір пішініне сығу үшін қысымды пайдаланады.Оның мәні мынада: сыртқы күштің әсерінен ұнтақ бөлшектері қалыпта бір-біріне жақындап, белгілі бір пішінді сақтау үшін ішкі үйкеліспен берік біріктіріледі.Құрғақ сығымдалған жасыл денелердегі негізгі ақау - бұл шашырау, ол ұнтақтар арасындағы ішкі үйкеліс пен ұнтақтар мен қалып қабырғасының арасындағы үйкеліске байланысты, нәтижесінде дене ішіндегі қысым жоғалады.

Құрғақ престеудің артықшылықтары жасыл корпустың өлшемі дәл, операция қарапайым және механикаландырылған операцияны жүзеге асыруға ыңғайлы;жасыл құрғақ престеудегі ылғал мен байланыстырғыштың мөлшері аз, ал кептіру және күйдіру шөгуі аз.Ол негізінен қарапайым пішіні бар бұйымдарды қалыптастыру үшін қолданылады, ал арақатынасы аз.Қалыптың тозуынан туындаған өндіріс құнының жоғарылауы құрғақ престеудің кемшілігі болып табылады.

1.2 Изостатикалық престеу

Изостатикалық престеу дәстүрлі құрғақ престеу негізінде жасалған арнайы қалыптау әдісі болып табылады.Ол серпімді қалып ішіндегі ұнтақты барлық жағынан біркелкі қысымды қолдану үшін сұйықтықты өткізу қысымын пайдаланады.Сұйықтықтың ішкі қысымының консистенциясына байланысты ұнтақ барлық бағытта бірдей қысымды көтереді, сондықтан жасыл дененің тығыздығындағы айырмашылықты болдырмауға болады.

Изостатикалық престеу дымқыл қапты изостатикалық престеу және құрғақ қапты изостатикалық престеу болып бөлінеді.Ылғал қапты изостатикалық престеу күрделі пішіні бар өнімдерді құра алады, бірақ ол тек үзіліспен жұмыс істей алады.Құрғақ қапты изостатикалық престеу автоматты үздіксіз жұмысты жүзеге асыра алады, бірақ тек шаршы, дөңгелек және құбыр тәрізді көлденең қималар сияқты қарапайым пішіндері бар өнімдерді құра алады.Изостатикалық престеу біркелкі және тығыз жасыл денені ала алады, аз күйдіру шөгуі және барлық бағытта біркелкі шөгуі бар, бірақ жабдық күрделі және қымбат, ал өндіріс тиімділігі жоғары емес және ол тек арнайы материалдары бар материалдарды өндіру үшін жарамды. талаптар.

2. Ылғалды қалыптау

2.1 Тегістеу
Ерітінділерді құю процесі таспа құюға ұқсас, айырмашылығы қалыптау процесіне физикалық сусыздандыру процесі және химиялық коагуляция процесі кіреді.Физикалық сусыздандыру кеуекті гипс зеңінің капиллярлық әрекеті арқылы суспензиядағы суды жояды.CaSO4 бетінің еруі нәтижесінде түзілетін Са2+ суспензияның иондық күшін арттырады, нәтижесінде суспензияның флокуляциясы пайда болады.
Физикалық дегидратация және химиялық коагуляция әсерінен керамикалық ұнтақ бөлшектері гипстік қалып қабырғасында тұнбаға түседі.Ерітінді төсеу күрделі пішінді ірі керамикалық бөлшектерді дайындау үшін қолайлы, бірақ жасыл дененің сапасы, оның ішінде пішіні, тығыздығы, беріктігі және т.б. нашар, жұмысшылардың еңбек сыйымдылығы жоғары және ол жарамсыз. автоматтандырылған операцияларға арналған.

2.2 Ыстық құю
Ыстық құю - ыстық құюға арналған суспензия алу үшін салыстырмалы түрде жоғары температурада (60~100℃) керамикалық ұнтақты байланыстырғышпен (парафин) араластыру.Сығылған ауаның әсерінен суспензия металл қалыпқа айдалады және қысым сақталады.Балауыз дайындамасын алу үшін салқындату, қалыптан шығару, балауыз дайындамасы жасыл денені алу үшін инертті ұнтақ қорғауымен балауызсыздандырылады, ал жасыл дене фарфорға айналу үшін жоғары температурада агломерацияланады.

Ыстық құю арқылы жасалған жасыл дененің нақты өлшемдері, біркелкі ішкі құрылымы бар, қалыпты тозуы аз және жоғары өндіріс тиімділігі бар және әртүрлі шикізатқа жарамды.Балауыз суспензиясы мен қалыптың температурасын қатаң бақылау қажет, әйтпесе ол инъекция немесе деформация астында пайда болады, сондықтан ол үлкен бөлшектерді өндіруге жарамайды, ал екі сатылы күйдіру процесі күрделі және энергия шығыны жоғары.

2.3 Таспаларды құю
Лента құю – бұл ағынды тұтқыр суспензия алу үшін керамикалық ұнтақты көп мөлшерде органикалық байланыстырғыштармен, пластификаторлармен, дисперсенттермен және т.б. толық араластыру, суспензияны құю машинасының бункеріне қосу және қалыңдығын бақылау үшін қырғышты пайдалану.Ол қоректендіргіш саптама арқылы конвейер лентасына шығады, ал пленка дайындамасы кептіруден кейін алынады.

Бұл процесс пленкалық материалдарды дайындау үшін қолайлы.Жақсырақ икемділікке қол жеткізу үшін органикалық заттардың көп мөлшері қосылады және процестің параметрлерін қатаң бақылау қажет, әйтпесе ол пиллинг, жолақтар, пленканың төмен беріктігі немесе қиын пиллинг сияқты ақауларды оңай тудырады.Қолданылатын органикалық заттар улы болып табылады және қоршаған ортаның ластануын тудыруы мүмкін, қоршаған ортаның ластануын азайту үшін мүмкіндігінше улы емес немесе азырақ улы жүйені пайдалану керек.

2.4 Гельді инъекциялық қалыптау
Гельді бүрку технологиясы 1990 жылдардың басында Oak Ridge ұлттық зертханасының зерттеушілері алғаш рет ойлап тапқан жаңа коллоидты жылдам прототиптеу процесі.Оның негізінде жоғары беріктігі бар полимерлі-еріткіш гельдерге полимерленетін органикалық мономер ерітінділерін қолдану жатады.

Органикалық мономерлердің ерітіндісінде ерітілген керамикалық ұнтақтың суспензиясы қалыпқа құйылады, ал мономер қоспасы полимерленіп, гельденген бөлікті құрайды.Бүйірлік байланысқан полимер-еріткіштің құрамында тек 10%-20% (массалық үлес) полимер болғандықтан, кептіру сатысы арқылы гель бөлігінен еріткішті алу оңай.Сонымен қатар полимерлердің бүйірлік қосылуына байланысты кептіру процесінде полимерлер еріткішпен бірге ауыса алмайды.

Бұл әдісті күрделі пішінді, квазиторлы өлшемді керамикалық бөлшектерді құра алатын бірфазалы және композициялық керамикалық бөлшектерді өндіру үшін қолдануға болады және оның жасыл беріктігі 20-30Мпа немесе одан да жоғары, оны қайта өңдеуге болады.Бұл әдістің негізгі мәселесі - эмбрион денесінің жиырылу жылдамдығының тығыздау процесі кезінде салыстырмалы түрде жоғары болуы, эмбрион денесінің деформациясына оңай әкеледі;кейбір органикалық мономерлерде оттегі тежелуі бар, бұл бетінің қабығы мен құлап кетуіне әкеледі;температураның әсерінен органикалық мономерді полимерлеу процесіне байланысты Температуралық қырыну ішкі кернеудің болуына әкеледі, бұл бланкілердің сынуына және т.б.

2.5 Тікелей қатайтатын бүрку
Тікелей қатайтатын инъекциялық қалыптау - ETH Zurich әзірлеген қалыптау технологиясы: еріткіш су, керамикалық ұнтақ және органикалық қоспалар электростатикалық тұрақты, төмен тұтқырлығы жоғары, қатты суспензияны қалыптастыру үшін толығымен араласады, оны Slurry pH немесе химиялық заттарды қосу арқылы өзгертуге болады. электролит концентрациясын жоғарылатады, содан кейін суспензия кеуекті емес қалыпқа енгізіледі.

Процесс барысында химиялық реакциялардың жүру барысын бақылау.Инъекциялық қалыптау алдындағы реакция баяу жүреді, суспензияның тұтқырлығы төмен деңгейде сақталады, ал инъекциядан кейін реакция тездетіледі, суспензия қатып, сұйық суспензия қатты денеге айналады.Алынған жасыл дене жақсы механикалық қасиеттерге ие және беріктігі 5 кПа жетуі мүмкін.Жасыл корпус қажетті пішіндегі керамикалық бөлікті қалыптастыру үшін құйылады, кептіріледі және күйдіріледі.

Оның артықшылықтары органикалық қоспаларды қажет етпейді немесе қажет етпейді (1% -дан аз), жасыл денені майсыздандыру қажет емес, жасыл дененің тығыздығы біркелкі, салыстырмалы тығыздығы жоғары (55%~). 70% құрайды және ол үлкен өлшемді және күрделі пішінді керамикалық бөлшектерді құра алады.Оның кемшілігі – қоспалар қымбат, ал реакция кезінде газ негізінен бөлінеді.

2.6 Инъекциялық қалыптау
Инъекциялық қалыптау ежелден пластмасса бұйымдарын қалыптауда және металл қалыптарды қалыптауда қолданылады.Бұл процесте термопластикалық органикалық заттардың төмен температурада қатаюы немесе термореактивті органикалық заттардың жоғары температурада қатаюы қолданылады.Ұнтақ пен органикалық тасымалдаушы арнайы араластырғыш аппаратурада араласады, содан кейін жоғары қысыммен (оннан жүздеген МПа) қалыпқа айдалады.Қалыптаудың үлкен қысымына байланысты алынған дайындамалар нақты өлшемдерге, жоғары тегістікке және жинақы құрылымға ие;арнайы қалыптау жабдығын пайдалану өндіріс тиімділігін айтарлықтай арттырады.

1970 жылдардың соңы мен 1980 жылдардың басында инъекциялық қалыптау процесі керамикалық бөлшектерді қалыптау үшін қолданылды.Бұл процесс кең таралған керамикалық пластик қалыптау процесі болып табылатын органикалық заттардың көп мөлшерін қосу арқылы бос материалдарды пластикалық қалыптауды жүзеге асырады.Инъекциялық қалыптау технологиясында термопластикалық органикалық заттарды (мысалы, полиэтилен, полистирол), термореактивті органикалық заттарды (мысалы, эпоксидті шайыр, фенолды шайыр) немесе суда еритін полимерлерді негізгі байланыстырғыш ретінде пайдаланудан басқа, процестің белгілі бір мөлшерін қосу қажет. керамикалық инъекциялық суспензияның өтімділігін жақсарту және инъекциялық құйма корпусының сапасын қамтамасыз ету үшін пластификаторлар, майлау материалдары және байланыстырғыштар сияқты көмекші құралдар.

Инъекциялық қалыптау процесінің артықшылықтары автоматтандырудың жоғары дәрежесі мен қалыптау дайындамасының дәл өлшеміне ие.Дегенмен, бүркумен құйылған керамикалық бөлшектердің жасыл денесіндегі органикалық құрамы 50 воль% құрайды.Бұл органикалық заттарды кейінгі агломерациялау процесінде жою үшін ұзақ, тіпті бірнеше күннен ондаған күнге дейін уақыт қажет, ал сапалы ақауларды тудыру оңай.

2.7 Коллоидты инъекциялық қалыптау
Қосылған органикалық заттардың көп мөлшері мен дәстүрлі бүрку процесіндегі қиындықтарды жою қиындықтарын шешу үшін Цинхуа университеті керамиканың коллоидты құюдың жаңа процесін шығармашылықпен ұсынды және коллоидты инъекциялық қалыптаудың прототипін дербес әзірледі. бедеу керамикалық суспензияны айдауды жүзеге асыру.қалыптастыру.

Негізгі идея коллоидты құюды инъекциялық қалыптаумен үйлестіру, меншікті айдау жабдығын және коллоидты in-situ қатайтатын қалыптау процесінде қамтамасыз етілген жаңа емдеу технологиясын пайдалану.Бұл жаңа процесс органикалық заттардың салмағының 4% -нан азын пайдаланады.Су негізіндегі суспензиядағы органикалық мономерлердің немесе органикалық қосылыстардың аз мөлшері керамикалық ұнтақты біркелкі орап тұратын органикалық желі қаңқасын қалыптастыру үшін қалыпқа айдаудан кейін органикалық мономерлердің полимерленуін тез индукциялау үшін қолданылады.Олардың ішінде гуминациялау уақыты ғана айтарлықтай қысқарып қоймайды, сонымен қатар гуминацияның крекингінің мүмкіндігі де айтарлықтай азаяды.

Керамикалық құю мен коллоидты қалыптаудың арасында үлкен айырмашылық бар.Негізгі айырмашылығы, біріншісі пластикалық қалыптау категориясына жатады, ал соңғысы суспензияға жатады, яғни суспензия пластикалық қасиеті жоқ және құнарсыз материал болып табылады.Коллоидты қалыптау кезінде суспензияның пластикасы болмағандықтан, керамикалық инъекциялық қалыптаудың дәстүрлі идеясын қабылдау мүмкін емес.Егер коллоидты қалыптау инъекциялық қалыптаумен біріктірілсе, керамикалық материалдарды коллоидты инъекциялық қалыптау меншікті айдау жабдығын және коллоидты in-situ қалыптау процесінде қамтамасыз етілген жаңа емдеу технологиясын қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Керамиканың коллоидты инъекциялық қалыптаудың жаңа процесі жалпы коллоидты қалыптау мен дәстүрлі бүркуден ерекшеленеді.Қалыптауды автоматтандырудың жоғары дәрежесінің артықшылығы коллоидты қалыптау процесінің сапалы сублимациясы болып табылады, ол жоғары технологиялық керамиканың индустрияландыруына үміт болады.