Naw proses mowldio manwl gywirdeb o serameg zirconia

Naw proses mowldio manwl gywirdeb o serameg zirconia
Mae'r broses fowldio yn chwarae rhan gyswllt yn y broses baratoi gyfan o ddeunyddiau ceramig, ac mae'n allweddol i sicrhau dibynadwyedd perfformiad ac ailadroddadwyedd cynhyrchu deunyddiau a chydrannau ceramig.
Gyda datblygiad cymdeithas, ni all y dull tylino â llaw traddodiadol, y dull ffurfio olwynion, y dull growtio, ac ati o serameg draddodiadol ddiwallu anghenion cymdeithas fodern ar gyfer cynhyrchu a mireinio mwyach, felly ganwyd proses fowldio newydd. Defnyddir deunyddiau cerameg mân ZrO2 yn helaeth yn y 9 math canlynol o brosesau mowldio (2 fath o ddulliau sych a 7 math o ddulliau gwlyb):

1. Mowldio sych

1.1 Gwasgu sych

Mae gwasgu sych yn defnyddio pwysau i wasgu powdr ceramig i siâp penodol o'r corff. Ei hanfod yw, o dan weithred grym allanol, bod y gronynnau powdr yn agosáu at ei gilydd yn y mowld, ac yn cael eu cyfuno'n gadarn gan ffrithiant mewnol i gynnal siâp penodol. Y prif ddiffyg mewn cyrff gwyrdd sy'n cael eu gwasgu'n sych yw asgwrn cefn, sy'n ganlyniad i'r ffrithiant mewnol rhwng y powdrau a'r ffrithiant rhwng y powdrau a wal y mowld, gan arwain at golli pwysau y tu mewn i'r corff.

Manteision gwasgu sych yw bod maint y corff gwyrdd yn gywir, bod y llawdriniaeth yn syml, ac mae'n gyfleus i wireddu llawdriniaeth fecanyddol; mae cynnwys lleithder a rhwymwr yn y gwasgu sych gwyrdd yn llai, ac mae'r crebachiad sychu a thanio yn fach. Fe'i defnyddir yn bennaf i ffurfio cynhyrchion â siapiau syml, ac mae'r gymhareb agwedd yn fach. Anfantais gwasgu sych yw'r gost gynhyrchu uwch a achosir gan wisgo llwydni.

1.2 Gwasgu isostatig

Mae gwasgu isostatig yn ddull ffurfio arbennig a ddatblygwyd ar sail gwasgu sych traddodiadol. Mae'n defnyddio pwysau trosglwyddo hylif i roi pwysau'n gyfartal ar y powdr y tu mewn i'r mowld elastig o bob cyfeiriad. Oherwydd cysondeb pwysau mewnol yr hylif, mae'r powdr yn dwyn yr un pwysau ym mhob cyfeiriad, felly gellir osgoi'r gwahaniaeth yn nwysedd y corff gwyrdd.

Rhennir gwasgu isostatig yn wasgu isostatig bagiau gwlyb a gwasgu isostatig bagiau sych. Gall gwasgu isostatig bagiau gwlyb ffurfio cynhyrchion â siapiau cymhleth, ond dim ond yn ysbeidiol y gall weithio. Gall gwasgu isostatig bagiau sych wireddu gweithrediad parhaus awtomatig, ond dim ond cynhyrchion â siapiau syml fel trawsdoriadau sgwâr, crwn a thiwbaidd y gall eu ffurfio. Gall gwasgu isostatig gael corff gwyrdd unffurf a thrwchus, gyda chrebachiad tanio bach a chrebachiad unffurf ym mhob cyfeiriad, ond mae'r offer yn gymhleth ac yn ddrud, ac nid yw'r effeithlonrwydd cynhyrchu yn uchel, a dim ond ar gyfer cynhyrchu deunyddiau â gofynion arbennig y mae'n addas.

2. Ffurfio gwlyb

2.1 Growtio
Mae'r broses fowldio growtio yn debyg i gastio tâp, y gwahaniaeth yw bod y broses fowldio yn cynnwys proses dadhydradu ffisegol a phroses ceulo gemegol. Mae dadhydradu ffisegol yn tynnu'r dŵr yn y slyri trwy weithred gapilar y mowld gypswm mandyllog. Mae'r Ca2+ a gynhyrchir gan ddiddymiad CaSO4 ar yr wyneb yn cynyddu cryfder ïonig y slyri, gan arwain at floccwleiddio'r slyri.
O dan weithred dadhydradiad corfforol a cheulo cemegol, mae gronynnau powdr ceramig yn cael eu dyddodi ar wal y mowld gypswm. Mae growtio yn addas ar gyfer paratoi rhannau ceramig ar raddfa fawr gyda siapiau cymhleth, ond mae ansawdd y corff gwyrdd, gan gynnwys siâp, dwysedd, cryfder, ac ati, yn wael, mae dwyster llafur y gweithwyr yn uchel, ac nid yw'n addas ar gyfer gweithrediadau awtomataidd.

2.2 Castio marw poeth
Castio marw poeth yw cymysgu powdr ceramig â rhwymwr (paraffin) ar dymheredd cymharol uchel (60 ~ 100 ℃) i gael slyri ar gyfer castio marw poeth. Caiff y slyri ei chwistrellu i'r mowld metel o dan weithred aer cywasgedig, a chynhelir y pwysau. Oeri, dad-fowldio i gael bwlch cwyr, caiff y bwlch cwyr ei ddad-gwyro o dan amddiffyniad powdr anadweithiol i gael corff gwyrdd, a chaiff y corff gwyrdd ei sinteru ar dymheredd uchel i ddod yn borslen.

Mae gan y corff gwyrdd a ffurfiwyd trwy gastio marw poeth ddimensiynau manwl gywir, strwythur mewnol unffurf, llai o wisgo mowld ac effeithlonrwydd cynhyrchu uchel, ac mae'n addas ar gyfer amrywiol ddeunyddiau crai. Mae angen rheoli tymheredd y slyri cwyr a'r mowld yn llym, fel arall bydd yn achosi tan-chwistrelliad neu anffurfiad, felly nid yw'n addas ar gyfer gweithgynhyrchu rhannau mawr, ac mae'r broses danio dau gam yn gymhleth ac mae'r defnydd o ynni yn uchel.

2.3 Castio tâp
Castio tâp yw cymysgu powdr ceramig yn llawn gyda llawer iawn o rwymwyr organig, plastigyddion, gwasgarwyr, ac ati i gael slyri gludiog llifo, ychwanegu'r slyri at hopran y peiriant castio, a defnyddio crafwr i reoli'r trwch. Mae'n llifo allan i'r cludfelt trwy'r ffroenell fwydo, ac mae'r ffilm wag yn cael ei chael ar ôl sychu.

Mae'r broses hon yn addas ar gyfer paratoi deunyddiau ffilm. Er mwyn cael gwell hyblygrwydd, ychwanegir llawer iawn o fater organig, ac mae angen rheoli paramedrau'r broses yn llym, fel arall bydd yn hawdd achosi diffygion fel pilio, streipiau, cryfder ffilm isel neu anodd pilio. Mae'r mater organig a ddefnyddir yn wenwynig a bydd yn achosi llygredd amgylcheddol, a dylid defnyddio system nad yw'n wenwynig neu lai gwenwynig cymaint â phosibl i leihau llygredd amgylcheddol.

2.4 Mowldio chwistrellu gel
Mae technoleg mowldio chwistrellu gel yn broses prototeipio cyflym coloidaidd newydd a ddyfeisiwyd gyntaf gan ymchwilwyr yn Labordy Cenedlaethol Oak Ridge ddechrau'r 1990au. Wrth wraidd y broses mae defnyddio toddiannau monomer organig sy'n polymeru'n geliau polymer-doddydd cryfder uchel sydd wedi'u cysylltu'n ochrol.

Caiff slyri o bowdr ceramig wedi'i doddi mewn hydoddiant o monomerau organig ei gastio mewn mowld, ac mae'r cymysgedd monomer yn polymeru i ffurfio rhan wedi'i gelio. Gan mai dim ond 10%–20% (cyfran màs) o bolymer sydd wedi'i gysylltu'n ochrol, mae'n hawdd tynnu'r toddydd o'r rhan gel trwy gam sychu. Ar yr un pryd, oherwydd cysylltiad ochrol y polymerau, ni all y polymerau fudo gyda'r toddydd yn ystod y broses sychu.

Gellir defnyddio'r dull hwn i gynhyrchu rhannau ceramig un cam a chyfansawdd, a all ffurfio rhannau ceramig siâp cymhleth, maint cwasi-net, ac mae ei gryfder gwyrdd mor uchel â 20-30Mpa neu fwy, y gellir ei ailbrosesu. Y brif broblem gyda'r dull hwn yw bod cyfradd crebachu corff yr embryo yn gymharol uchel yn ystod y broses ddwysáu, sy'n arwain yn hawdd at anffurfiad corff yr embryo; mae gan rai monomerau organig ataliad ocsigen, sy'n achosi i'r wyneb blicio a chwympo i ffwrdd; oherwydd y broses polymerization monomer organig a achosir gan dymheredd, mae eillio tymheredd yn arwain at fodolaeth straen mewnol, sy'n achosi i'r bylchau gael eu torri ac yn y blaen.

2.5 Mowldio chwistrellu solidiad uniongyrchol
Mae mowldio chwistrellu solidio uniongyrchol yn dechnoleg fowldio a ddatblygwyd gan ETH Zurich: mae dŵr toddydd, powdr ceramig ac ychwanegion organig yn cael eu cymysgu'n llawn i ffurfio slyri sy'n sefydlog yn electrostatig, gludedd isel, gyda chynnwys solid uchel, y gellir ei newid trwy ychwanegu pH slyri neu gemegau sy'n cynyddu crynodiad electrolyt, yna caiff y slyri ei chwistrellu i fowld nad yw'n fandyllog.

Rheoli cynnydd adweithiau cemegol yn ystod y broses. Mae'r adwaith cyn mowldio chwistrellu yn cael ei wneud yn araf, cedwir gludedd y slyri yn isel, ac mae'r adwaith yn cael ei gyflymu ar ôl mowldio chwistrellu, mae'r slyri'n solidio, ac mae'r slyri hylif yn cael ei drawsnewid yn gorff solet. Mae gan y corff gwyrdd a geir briodweddau mecanyddol da a gall y cryfder gyrraedd 5kPa. Mae'r corff gwyrdd yn cael ei ddadfowldio, ei sychu a'i sinteru i ffurfio rhan seramig o'r siâp a ddymunir.

Ei fanteision yw nad oes angen neu dim ond ychydig bach o ychwanegion organig (llai nag 1%), nid oes angen dadfrasteru'r corff gwyrdd, mae dwysedd y corff gwyrdd yn unffurf, mae'r dwysedd cymharol yn uchel (55% ~ 70%), a gall ffurfio rhannau ceramig mawr a chymhleth eu siâp. Ei anfantais yw bod yr ychwanegion yn ddrud, ac mae nwy fel arfer yn cael ei ryddhau yn ystod yr adwaith.

2.6 Mowldio chwistrellu
Mae mowldio chwistrellu wedi cael ei ddefnyddio ers tro byd wrth fowldio cynhyrchion plastig a mowldio mowldiau metel. Mae'r broses hon yn defnyddio halltu tymheredd isel ar gyfer organig thermoplastig neu halltu tymheredd uchel ar gyfer organig thermosetio. Mae'r powdr a'r cludwr organig yn cael eu cymysgu mewn offer cymysgu arbennig, ac yna'n cael eu chwistrellu i'r mowld o dan bwysau uchel (degau i gannoedd o MPa). Oherwydd y pwysau mowldio mawr, mae gan y bylchau a geir ddimensiynau manwl gywir, llyfnder uchel a strwythur cryno; mae defnyddio offer mowldio arbennig yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu yn fawr.

Ar ddiwedd y 1970au a dechrau'r 1980au, cymhwyswyd y broses mowldio chwistrellu i fowldio rhannau ceramig. Mae'r broses hon yn sylweddoli mowldio plastig deunyddiau diffrwyth trwy ychwanegu llawer iawn o fater organig, sy'n broses fowldio plastig ceramig gyffredin. Mewn technoleg mowldio chwistrellu, yn ogystal â defnyddio organig thermoplastig (megis polyethylen, polystyren), organig thermosetio (megis resin epocsi, resin ffenolaidd), neu bolymerau hydawdd mewn dŵr fel y prif rwymwr, mae angen ychwanegu meintiau penodol o gymhorthion proses fel plastigyddion, ireidiau ac asiantau cyplu i wella hylifedd yr ataliad chwistrellu ceramig a sicrhau ansawdd y corff mowldio chwistrellu.

Mae gan y broses fowldio chwistrellu fanteision gradd uchel o awtomeiddio a maint manwl gywir y bwlch mowldio. Fodd bynnag, mae'r cynnwys organig yng nghorff gwyrdd rhannau ceramig mowldio chwistrellu mor uchel â 50% o gyfaint. Mae'n cymryd amser hir, hyd yn oed sawl diwrnod i ddwsinau o ddyddiau, i ddileu'r sylweddau organig hyn yn y broses sinteru ddilynol, ac mae'n hawdd achosi diffygion ansawdd.

2.7 Mowldio chwistrellu coloidaidd
Er mwyn datrys problemau'r swm mawr o ddeunydd organig a ychwanegwyd a'r anhawster o ddileu'r anawsterau yn y broses fowldio chwistrellu draddodiadol, cynigiodd Prifysgol Tsinghua broses newydd yn greadigol ar gyfer mowldio chwistrellu coloidaidd cerameg, a datblygodd brototeip mowldio chwistrellu coloidaidd yn annibynnol i wireddu ffurfio chwistrelliad slyri cerameg diffrwyth.

Y syniad sylfaenol yw cyfuno mowldio coloidaidd â mowldio chwistrellu, gan ddefnyddio offer chwistrellu perchnogol a thechnoleg halltu newydd a ddarperir gan y broses mowldio solidio coloidaidd in-situ. Mae'r broses newydd hon yn defnyddio llai na 4% pwysau o fater organig. Defnyddir ychydig bach o monomerau organig neu gyfansoddion organig yn yr ataliad dŵr i ysgogi polymerization monomerau organig yn gyflym ar ôl eu chwistrellu i'r mowld i ffurfio sgerbwd rhwydwaith organig, sy'n lapio'r powdr ceramig yn gyfartal. Yn eu plith, nid yn unig mae'r amser dadgwmio yn cael ei fyrhau'n fawr, ond hefyd mae'r posibilrwydd o gracio dadgwmio yn cael ei leihau'n fawr.

Mae gwahaniaeth enfawr rhwng mowldio chwistrellu cerameg a mowldio coloidaidd. Y prif wahaniaeth yw bod y cyntaf yn perthyn i'r categori mowldio plastig, a'r olaf yn perthyn i fowldio slyri, hynny yw, nid oes gan y slyri blastigrwydd ac mae'n ddeunydd diffrwyth. Gan nad oes gan y slyri blastigrwydd mewn mowldio coloidaidd, ni ellir mabwysiadu'r syniad traddodiadol o fowldio chwistrellu cerameg. Os cyfunir mowldio coloidaidd â mowldio chwistrellu, gwireddir mowldio chwistrellu coloidaidd deunyddiau cerameg trwy ddefnyddio offer chwistrellu perchnogol a thechnoleg halltu newydd a ddarperir gan y broses fowldio coloidaidd yn-situ.

Mae'r broses newydd o fowldio chwistrellu coloidaidd cerameg yn wahanol i fowldio coloidaidd cyffredinol a mowldio chwistrellu traddodiadol. Mantais awtomeiddio mowldio gradd uchel yw dyrchafiad ansoddol y broses fowldio coloidaidd, a fydd yn dod yn obaith ar gyfer diwydiannu cerameg uwch-dechnoleg.