Εννέα διεργασίες χύτευσης ακριβείας κεραμικών ζιρκονίας

Εννέα διεργασίες χύτευσης ακριβείας κεραμικών ζιρκονίας
Η διαδικασία χύτευσης διαδραματίζει συνδετικό ρόλο σε ολόκληρη τη διαδικασία προετοιμασίας των κεραμικών υλικών και είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας της απόδοσης και της επαναληψιμότητας παραγωγής κεραμικών υλικών και εξαρτημάτων.
Με την ανάπτυξη της κοινωνίας, η παραδοσιακή μέθοδος ζύμωσης με το χέρι, η μέθοδος σχηματισμού τροχών, η μέθοδος αρμολόγησης κ.λπ. των παραδοσιακών κεραμικών δεν μπορούν πλέον να ανταποκριθούν στις ανάγκες της σύγχρονης κοινωνίας για παραγωγή και τελειοποίηση, έτσι γεννήθηκε μια νέα διαδικασία χύτευσης.Τα λεπτά κεραμικά υλικά ZrO2 χρησιμοποιούνται ευρέως στους ακόλουθους 9 τύπους διεργασιών χύτευσης (2 τύποι ξηρών μεθόδων και 7 τύποι υγρών μεθόδων):

1. Ξηρή χύτευση

1.1 Ξηρό πάτημα

Η ξηρή πίεση χρησιμοποιεί πίεση για να πιέσει την κεραμική σκόνη σε ένα συγκεκριμένο σχήμα του σώματος.Η ουσία του είναι ότι κάτω από τη δράση εξωτερικής δύναμης, τα σωματίδια της σκόνης πλησιάζουν το ένα το άλλο στο καλούπι και συνδυάζονται σταθερά από την εσωτερική τριβή για να διατηρήσουν ένα συγκεκριμένο σχήμα.Το κύριο ελάττωμα στα πράσινα σώματα ξηρής συμπίεσης είναι η θραύση, η οποία οφείλεται στην εσωτερική τριβή μεταξύ των σκονών και στην τριβή μεταξύ των σκονών και του τοιχώματος του καλουπιού, με αποτέλεσμα την απώλεια πίεσης στο εσωτερικό του σώματος.

Τα πλεονεκτήματα της ξηρής πίεσης είναι ότι το μέγεθος του πράσινου σώματος είναι ακριβές, η λειτουργία είναι απλή και είναι βολικό να πραγματοποιηθεί η μηχανοποιημένη λειτουργία.η περιεκτικότητα σε υγρασία και συνδετικό στην πράσινη ξηρή πίεση είναι μικρότερη και η συρρίκνωση ξήρανσης και ψησίματος είναι μικρή.Χρησιμοποιείται κυρίως για τη διαμόρφωση προϊόντων με απλά σχήματα και η αναλογία διαστάσεων είναι μικρή.Το αυξημένο κόστος παραγωγής που προκαλείται από τη φθορά του καλουπιού είναι το μειονέκτημα της ξηρής συμπίεσης.

1.2 Ισοστατική πίεση

Η ισοστατική συμπίεση είναι μια ειδική μέθοδος διαμόρφωσης που αναπτύχθηκε με βάση την παραδοσιακή ξηρή συμπίεση.Χρησιμοποιεί πίεση μετάδοσης ρευστού για να ασκήσει πίεση ομοιόμορφα στη σκόνη μέσα στο ελαστικό καλούπι από όλες τις κατευθύνσεις.Λόγω της συνοχής της εσωτερικής πίεσης του ρευστού, η σκόνη φέρει την ίδια πίεση προς όλες τις κατευθύνσεις, επομένως η διαφορά στην πυκνότητα του πράσινου σώματος μπορεί να αποφευχθεί.

Η ισοστατική συμπίεση χωρίζεται σε υγρή ισοστατική συμπίεση σακούλας και ισοστατική συμπίεση ξηρής σακούλας.Η ισοστατική συμπίεση με υγρή σακούλα μπορεί να σχηματίσει προϊόντα με πολύπλοκα σχήματα, αλλά μπορεί να λειτουργήσει μόνο κατά διαστήματα.Η ισοστατική συμπίεση με ξηρή σακούλα μπορεί να πραγματοποιήσει αυτόματη συνεχή λειτουργία, αλλά μπορεί να σχηματίσει προϊόντα μόνο με απλά σχήματα όπως τετράγωνες, στρογγυλές και σωληνοειδείς διατομές.Η ισοστατική συμπίεση μπορεί να αποκτήσει ένα ομοιόμορφο και πυκνό πράσινο σώμα, με μικρή συρρίκνωση πυροδότησης και ομοιόμορφη συρρίκνωση προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά ο εξοπλισμός είναι πολύπλοκος και ακριβός και η απόδοση παραγωγής δεν είναι υψηλή και είναι κατάλληλο μόνο για την παραγωγή υλικών με ειδικές απαιτήσεις.

2. Υγρή διαμόρφωση

2.1 Αρμολόγηση
Η διαδικασία χύτευσης με αρμολόγηση είναι παρόμοια με τη χύτευση ταινίας, η διαφορά είναι ότι η διαδικασία χύτευσης περιλαμβάνει τη διαδικασία φυσικής αφυδάτωσης και τη διαδικασία χημικής πήξης.Η φυσική αφυδάτωση απομακρύνει το νερό στον πολτό μέσω της τριχοειδούς δράσης του πορώδους καλουπιού γύψου.Το Ca2+ που δημιουργείται από τη διάλυση της επιφάνειας CaSO4 αυξάνει την ιοντική ισχύ του πολτού, με αποτέλεσμα την κροκίδωση του πολτού.
Υπό τη δράση της φυσικής αφυδάτωσης και της χημικής πήξης, τα σωματίδια κεραμικής σκόνης εναποτίθενται στο τοίχωμα του καλουπιού γύψου.Η αρμολόγηση είναι κατάλληλη για την παρασκευή κεραμικών εξαρτημάτων μεγάλης κλίμακας με πολύπλοκα σχήματα, αλλά η ποιότητα του πράσινου σώματος, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος, της πυκνότητας, της αντοχής κ.λπ., είναι κακή, η ένταση εργασίας των εργαζομένων είναι υψηλή και δεν είναι κατάλληλη για αυτοματοποιημένες λειτουργίες.

2.2 Ζεστή χύτευση
Η χύτευση με θερμή μήτρα είναι η ανάμειξη κεραμικής σκόνης με συνδετικό υλικό (παραφίνη) σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία (60~100℃) για να ληφθεί πολτός για χύτευση εν θερμώ.Ο πολτός εγχέεται στο μεταλλικό καλούπι υπό τη δράση πεπιεσμένου αέρα και η πίεση διατηρείται.Ψύξη, ξεκαλούπωμα για να ληφθεί ένα ακατέργαστο κερί, το ακατέργαστο κερί αποκηρώνεται υπό την προστασία μιας αδρανούς σκόνης για να ληφθεί ένα πράσινο σώμα και το πράσινο σώμα πυροσυσσωματώνεται σε υψηλή θερμοκρασία για να γίνει πορσελάνη.

Το πράσινο σώμα που σχηματίζεται από χύτευση θερμού καλουπιού έχει ακριβείς διαστάσεις, ομοιόμορφη εσωτερική δομή, λιγότερη φθορά μούχλας και υψηλή απόδοση παραγωγής και είναι κατάλληλο για διάφορες πρώτες ύλες.Η θερμοκρασία του πολτού κεριού και του καλουπιού πρέπει να ελέγχονται αυστηρά, διαφορετικά θα προκαλέσει υπό έγχυση ή παραμόρφωση, επομένως δεν είναι κατάλληλο για την κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων και η διαδικασία πυροδότησης δύο σταδίων είναι περίπλοκη και η κατανάλωση ενέργειας είναι υψηλή.

2.3 Χύτευση ταινίας
Η χύτευση με ταινία είναι η πλήρης ανάμειξη κεραμικής σκόνης με μεγάλη ποσότητα οργανικών συνδετικών, πλαστικοποιητών, διασκορπιστικών κ.λπ. για να ληφθεί ένας ρέον παχύρρευστος πολτός, η προσθήκη του πολτού στη χοάνη της μηχανής χύτευσης και η χρήση ξύστρας για τον έλεγχο του πάχους.Ρέει προς τον μεταφορικό ιμάντα μέσω του ακροφυσίου τροφοδοσίας και το ακατέργαστο φιλμ λαμβάνεται μετά την ξήρανση.

Αυτή η διαδικασία είναι κατάλληλη για την παρασκευή υλικών φιλμ.Για να επιτευχθεί καλύτερη ευκαμψία, προστίθεται μεγάλη ποσότητα οργανικής ύλης και απαιτείται αυστηρός έλεγχος των παραμέτρων της διαδικασίας, διαφορετικά θα προκληθούν εύκολα ελαττώματα όπως ξεφλούδισμα, ραβδώσεις, χαμηλή αντοχή μεμβράνης ή δύσκολο ξεφλούδισμα.Η οργανική ύλη που χρησιμοποιείται είναι τοξική και θα προκαλέσει περιβαλλοντική ρύπανση και ένα μη τοξικό ή λιγότερο τοξικό σύστημα θα πρέπει να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο για τη μείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης.

2.4 Χύτευση με έγχυση γέλης
Η τεχνολογία χύτευσης με έγχυση γέλης είναι μια νέα κολλοειδής διαδικασία ταχείας δημιουργίας πρωτοτύπων που εφευρέθηκε για πρώτη φορά από ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στις αρχές της δεκαετίας του 1990.Στον πυρήνα της είναι η χρήση διαλυμάτων οργανικών μονομερών που πολυμερίζονται σε υψηλής αντοχής, πλευρικά συνδεδεμένα πηκτώματα πολυμερούς-διαλύτη.

Ένας πολτός κεραμικής σκόνης διαλυμένος σε διάλυμα οργανικών μονομερών χυτεύεται σε καλούπι και το μίγμα μονομερών πολυμερίζεται για να σχηματίσει ένα πηκτωματοποιημένο τμήμα.Δεδομένου ότι το πλευρικά συνδεδεμένο πολυμερές-διαλύτης περιέχει μόνο 10%–20% (κλάσμα μάζας) πολυμερές, είναι εύκολο να αφαιρεθεί ο διαλύτης από το τμήμα γέλης με ένα στάδιο ξήρανσης.Ταυτόχρονα, λόγω της πλευρικής σύνδεσης των πολυμερών, τα πολυμερή δεν μπορούν να μεταναστεύσουν με τον διαλύτη κατά τη διαδικασία ξήρανσης.

Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μονοφασικών και σύνθετων κεραμικών εξαρτημάτων, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν κεραμικά εξαρτήματα σε σχήμα πολύπλοκου σχήματος, οιονεί διχτυού μεγέθους και η πράσινη αντοχή του είναι τόσο υψηλή όσο 20-30Mpa ή περισσότερο, τα οποία μπορούν να υποβληθούν σε επανεπεξεργασία.Το κύριο πρόβλημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ο ρυθμός συρρίκνωσης του σώματος του εμβρύου είναι σχετικά υψηλός κατά τη διαδικασία πύκνωσης, γεγονός που οδηγεί εύκολα στην παραμόρφωση του σώματος του εμβρύου.Ορισμένα οργανικά μονομερή έχουν αναστολή του οξυγόνου, η οποία προκαλεί την απολέπιση και την πτώση της επιφάνειας.λόγω της επαγόμενης από τη θερμοκρασία διαδικασίας πολυμερισμού οργανικού μονομερούς, που προκαλεί το ξύρισμα της θερμοκρασίας οδηγεί στην ύπαρξη εσωτερικής καταπόνησης, η οποία προκαλεί θραύση των ακατέργαστων τεμαχίων και ούτω καθεξής.

2.5 Χύτευση με έγχυση απευθείας στερεοποίησης
Η χύτευση με έγχυση άμεσης στερεοποίησης είναι μια τεχνολογία χύτευσης που αναπτύχθηκε από την ETH Zurich: το νερό διαλύτη, η κεραμική σκόνη και τα οργανικά πρόσθετα αναμειγνύονται πλήρως για να σχηματίσουν ηλεκτροστατικά σταθερό, χαμηλού ιξώδους, υψηλής περιεκτικότητας ιλύ, ο οποίος μπορεί να αλλάξει προσθέτοντας pH πολτού ή χημικά που αυξάνουν τη συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, στη συνέχεια ο πολτός εγχέεται σε ένα μη πορώδες καλούπι.

Ελέγξτε την πρόοδο των χημικών αντιδράσεων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.Η αντίδραση πριν από τη χύτευση με έγχυση διεξάγεται αργά, το ιξώδες του πολτού διατηρείται χαμηλό και η αντίδραση επιταχύνεται μετά τη χύτευση με έγχυση, ο πολτός στερεοποιείται και ο υγρός πολτός μετατρέπεται σε στερεό σώμα.Το λαμβανόμενο πράσινο σώμα έχει καλές μηχανικές ιδιότητες και η αντοχή μπορεί να φτάσει τα 5 kPa.Το πράσινο σώμα ξεκαλουπώνεται, ξηραίνεται και πυροσυσσωματώνεται για να σχηματιστεί ένα κεραμικό τμήμα του επιθυμητού σχήματος.

Τα πλεονεκτήματά του είναι ότι δεν χρειάζεται ή χρειάζεται μόνο μια μικρή ποσότητα οργανικών πρόσθετων (λιγότερο από 1%), το πράσινο σώμα δεν χρειάζεται να απολιπανθεί, η πυκνότητα πράσινου σώματος είναι ομοιόμορφη, η σχετική πυκνότητα είναι υψηλή (55%~ 70%) και μπορεί να σχηματίσει κεραμικά μέρη μεγάλου μεγέθους και πολύπλοκου σχήματος.Το μειονέκτημά του είναι ότι τα πρόσθετα είναι ακριβά και γενικά απελευθερώνεται αέριο κατά την αντίδραση.

2.6 Χύτευση με έγχυση
Η χύτευση με έγχυση έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό στη χύτευση πλαστικών προϊόντων και στη χύτευση μεταλλικών καλουπιών.Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί σκλήρυνση σε χαμηλή θερμοκρασία θερμοπλαστικών οργανικών υλικών ή σκλήρυνση σε υψηλή θερμοκρασία θερμοσκληρυνόμενων οργανικών.Η σκόνη και ο οργανικός φορέας αναμιγνύονται σε ειδικό εξοπλισμό ανάμειξης και στη συνέχεια εγχέονται στο καλούπι υπό υψηλή πίεση (δεκάδες έως εκατοντάδες MPa).Λόγω της μεγάλης πίεσης χύτευσης, τα προκύπτοντα τεμάχια έχουν ακριβείς διαστάσεις, υψηλή ομαλότητα και συμπαγή δομή.Η χρήση ειδικού εξοπλισμού χύτευσης βελτιώνει σημαντικά την απόδοση παραγωγής.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και στις αρχές της δεκαετίας του 1980, η διαδικασία χύτευσης με έγχυση εφαρμόστηκε στη χύτευση κεραμικών μερών.Αυτή η διαδικασία πραγματοποιεί την πλαστική χύτευση άγονων υλικών με την προσθήκη μεγάλης ποσότητας οργανικής ύλης, η οποία είναι μια κοινή διαδικασία χύτευσης κεραμικού πλαστικού.Στην τεχνολογία χύτευσης με έγχυση, εκτός από τη χρήση θερμοπλαστικών οργανικών (όπως πολυαιθυλένιο, πολυστυρένιο), θερμοσκληρυνόμενα οργανικά (όπως εποξική ρητίνη, φαινολική ρητίνη) ή υδατοδιαλυτά πολυμερή ως κύριο συνδετικό, είναι απαραίτητο να προστεθούν ορισμένες ποσότητες διεργασίας βοηθήματα όπως πλαστικοποιητές, λιπαντικά και παράγοντες σύζευξης για τη βελτίωση της ρευστότητας της κεραμικής ανάρτησης έγχυσης και τη διασφάλιση της ποιότητας του χυτού σώματος με έγχυση.

Η διαδικασία χύτευσης με έγχυση έχει τα πλεονεκτήματα του υψηλού βαθμού αυτοματισμού και του ακριβούς μεγέθους του τεμαχίου χύτευσης.Ωστόσο, η οργανική περιεκτικότητα στο πράσινο σώμα των χυτευμένων με έγχυση κεραμικών μερών είναι τόσο υψηλή όσο 50 vol%.Χρειάζεται πολύς χρόνος, ακόμη και αρκετές ημέρες έως δεκάδες ημέρες, για να εξαλειφθούν αυτές οι οργανικές ουσίες στην επακόλουθη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης και είναι εύκολο να προκληθούν ποιοτικά ελαττώματα.

2.7 Κολλοειδής χύτευση με έγχυση
Προκειμένου να λυθούν τα προβλήματα της μεγάλης ποσότητας οργανικής ύλης που προστίθεται και η δυσκολία εξάλειψης των δυσκολιών στην παραδοσιακή διαδικασία χύτευσης με έγχυση, το Πανεπιστήμιο Tsinghua πρότεινε δημιουργικά μια νέα διαδικασία για χύτευση με κολλοειδή έγχυση κεραμικών και ανέπτυξε ανεξάρτητα ένα πρωτότυπο χύτευσης κολλοειδούς έγχυσης να πραγματοποιηθεί η έγχυση άγονου κεραμικού πολτού.σχηματίζοντας.

Η βασική ιδέα είναι ο συνδυασμός κολλοειδούς χύτευσης με χύτευση με έγχυση, χρησιμοποιώντας ιδιόκτητο εξοπλισμό έγχυσης και νέα τεχνολογία σκλήρυνσης που παρέχεται από τη διαδικασία χύτευσης κολλοειδούς επί τόπου στερεοποίησης.Αυτή η νέα διαδικασία χρησιμοποιεί λιγότερο από 4 wt.% οργανικής ύλης.Μια μικρή ποσότητα οργανικών μονομερών ή οργανικών ενώσεων στο εναιώρημα με βάση το νερό χρησιμοποιείται για να προκαλέσει γρήγορα τον πολυμερισμό οργανικών μονομερών μετά την έγχυση στο καλούπι για να σχηματίσει έναν οργανικό σκελετό δικτύου, ο οποίος τυλίγει ομοιόμορφα την κεραμική σκόνη.Μεταξύ αυτών, όχι μόνο μειώνεται κατά πολύ ο χρόνος αποκομιδής, αλλά και η πιθανότητα ρωγμών της αποκομμίωσης μειώνεται κατά πολύ.

Υπάρχει τεράστια διαφορά μεταξύ της χύτευσης με έγχυση κεραμικών και της κολλοειδούς χύτευσης.Η βασική διαφορά είναι ότι το πρώτο ανήκει στην κατηγορία του πλαστικού καλουπώματος και το δεύτερο ανήκει στη χύτευση με πολτό, δηλαδή ο πολτός δεν έχει πλαστικότητα και είναι άγονο υλικό.Επειδή ο πολτός δεν έχει πλαστικότητα στην κολλοειδή χύτευση, η παραδοσιακή ιδέα της χύτευσης με έγχυση κεραμικού δεν μπορεί να υιοθετηθεί.Εάν η κολλοειδής χύτευση συνδυάζεται με τη χύτευση με έγχυση, η κολλοειδής χύτευση με έγχυση κεραμικών υλικών πραγματοποιείται με τη χρήση ιδιόκτητου εξοπλισμού έγχυσης και νέας τεχνολογίας σκλήρυνσης που παρέχεται από τη διαδικασία κολλοειδούς επιτόπου χύτευσης.

Η νέα διαδικασία χύτευσης κεραμικών με κολλοειδή έγχυση είναι διαφορετική από τη γενική χύτευση με κολλοειδή και την παραδοσιακή χύτευση με έγχυση.Το πλεονέκτημα ενός υψηλού βαθμού αυτοματισμού χύτευσης είναι η ποιοτική εξάχνωση της διαδικασίας κολλοειδούς χύτευσης, η οποία θα γίνει η ελπίδα για την εκβιομηχάνιση των κεραμικών υψηλής τεχνολογίας.