Sangang proses pencetakan presisi keramik zirkonia

Sangang proses pencetakan presisi keramik zirkonia
Proses pencetakan nduweni peran sing saling terkait ing kabeh proses persiapan bahan keramik, lan minangka kunci kanggo njamin keandalan kinerja lan kemampuan produksi bahan lan komponen keramik.
Kanthi perkembangan masyarakat, metode penguleni tangan tradisional, metode pembentukan roda, metode grouting, lan liya-liyane saka keramik tradisional ora bisa nyukupi kabutuhan masyarakat modern kanggo produksi lan penyempurnaan, mula lair proses pencetakan anyar. Bahan keramik alus ZrO2 digunakake sacara wiyar ing 9 jinis proses pencetakan ing ngisor iki (2 jinis metode garing lan 7 jinis metode teles):

1. Cetakan garing

1.1 Pengepresan garing

Pengepresan garing nggunakake tekanan kanggo mencet bubuk keramik menyang bentuk awak tartamtu. Intine yaiku ing sangisore tumindak gaya eksternal, partikel bubuk nyedhaki siji liyane ing cetakan, lan digabungake kanthi kuat dening gesekan internal kanggo njaga bentuk tartamtu. Cacat utama ing awak ijo sing dipres garing yaiku spallasi, sing disebabake dening gesekan internal antarane bubuk lan gesekan antarane bubuk lan tembok cetakan, sing nyebabake mundhut tekanan ing njero awak.

Kauntungan saka pengepresan garing yaiku ukuran awak ijo akurat, operasine prasaja, lan trep kanggo nglakokake operasi mekanis; isi kelembapan lan pengikat ing pengepresan garing ijo luwih sithik, lan penyusutan pangatusan lan pembakaran cilik. Iki utamane digunakake kanggo mbentuk produk kanthi bentuk sing prasaja, lan rasio aspek cilik. Biaya produksi sing tambah sing disebabake dening keausan cetakan minangka kerugian saka pengepresan garing.

1.2 Tekanan isostatik

Pengepresan isostatik minangka metode pembentukan khusus sing dikembangake adhedhasar pengepresan garing tradisional. Iki nggunakake tekanan transmisi cairan kanggo menehi tekanan kanthi rata menyang bubuk ing njero cetakan elastis saka kabeh arah. Amarga konsistensi tekanan internal cairan, bubuk kasebut nduweni tekanan sing padha ing kabeh arah, saengga bedane kapadhetan awak ijo bisa dihindari.

Pengepresan isostatik dipérang dadi pengepresan isostatik kantong teles lan pengepresan isostatik kantong garing. Pengepresan isostatik kantong teles bisa mbentuk produk kanthi bentuk sing kompleks, nanging mung bisa kerja kanthi selang-seling. Pengepresan isostatik kantong garing bisa nglakokake operasi terus-terusan otomatis, nanging mung bisa mbentuk produk kanthi bentuk sing prasaja kayata penampang kothak, bunder, lan tubular. Pengepresan isostatik bisa entuk awak ijo sing seragam lan padhet, kanthi penyusutan pembakaran cilik lan penyusutan seragam ing kabeh arah, nanging peralatan kasebut rumit lan larang, lan efisiensi produksi ora dhuwur, lan mung cocog kanggo produksi bahan kanthi syarat khusus.

2. Pembentukan teles

2.1 Grouting
Proses pencetakan grouting padha karo tape casting, bedane yaiku proses pencetakan kalebu proses dehidrasi fisik lan proses koagulasi kimia. Dehidrasi fisik mbusak banyu ing bubur liwat aksi kapiler cetakan gipsum berpori. Ca2+ sing diasilake dening pembubaran permukaan CaSO4 nambah kekuatan ion bubur, sing nyebabake flokulasi bubur.
Ing sangisore tumindak dehidrasi fisik lan koagulasi kimia, partikel bubuk keramik diendapke ing tembok cetakan gipsum. Grouting cocok kanggo nyiapake bagean keramik skala gedhe kanthi bentuk sing kompleks, nanging kualitas awak ijo, kalebu bentuk, kapadhetan, kekuatan, lan liya-liyane, kurang apik, intensitas tenaga kerja pekerja dhuwur, lan ora cocok kanggo operasi otomatis.

2.2 Pengecoran die panas
Hot die casting yaiku nyampur bubuk keramik karo pengikat (parafin) ing suhu sing relatif dhuwur (60 ~ 100 ℃) kanggo entuk bubur kanggo hot die casting. Bubur kasebut diinjeksi menyang cetakan logam kanthi aksi udara sing dikompres, lan tekanan dijaga. Pendinginan, demoulding kanggo entuk blanko lilin, blanko lilin kasebut di-dewax ing sangisore perlindungan bubuk inert kanggo entuk awak ijo, lan awak ijo disinter ing suhu dhuwur kanggo dadi porselen.

Awak ijo sing dibentuk saka casting die panas nduweni dimensi sing tepat, struktur internal sing seragam, kurang keausan cetakan lan efisiensi produksi sing dhuwur, lan cocok kanggo macem-macem bahan mentah. Suhu bubur lilin lan cetakan kudu dikontrol kanthi ketat, yen ora bakal nyebabake injeksi utawa deformasi sing kurang, mula ora cocok kanggo nggawe bagean gedhe, lan proses pembakaran rong langkah rumit lan konsumsi energi dhuwur.

2.3 Pengecoran pita
Tape casting yaiku nyampur bubuk keramik kanthi jumlah akeh pengikat organik, plasticizer, dispersant, lan liya-liyane kanggo entuk bubur kental sing bisa mili, nambahake bubur menyang hopper mesin casting, lan nggunakake scraper kanggo ngontrol kekandelane. Bubuk kasebut mili menyang sabuk konveyor liwat nozzle feeding, lan lapisan film kosong dipikolehi sawise garing.

Proses iki cocok kanggo nyiapake bahan film. Kanggo entuk keluwesan sing luwih apik, akeh bahan organik ditambahake, lan parameter proses kudu dikontrol kanthi ketat, yen ora bakal gampang nyebabake cacat kayata ngelupas, garis-garis, kekuatan film sing kurang utawa angel ngelupas. Bahan organik sing digunakake beracun lan bakal nyebabake polusi lingkungan, lan sistem sing ora beracun utawa kurang beracun kudu digunakake sabisa-bisane kanggo nyuda polusi lingkungan.

2.4 Cetakan injeksi gel
Teknologi cetakan injeksi gel minangka proses prototipe cepet koloid anyar sing pisanan ditemokake dening para peneliti ing Laboratorium Nasional Oak Ridge ing awal taun 1990-an. Intine yaiku panggunaan larutan monomer organik sing polimerisasi dadi gel polimer-pelarut kekuatan tinggi sing disambungake kanthi lateral.

Bubuk keramik sing dilarutake ing larutan monomer organik dicetak ing cetakan, lan campuran monomer kasebut polimerisasi kanggo mbentuk bagean sing dadi gel. Amarga polimer-pelarut sing disambungake lateral mung ngemot 10%–20% (fraksi massa) polimer, mula gampang mbusak pelarut saka bagean gel kanthi langkah pangatusan. Ing wektu sing padha, amarga sambungan lateral polimer, polimer ora bisa migrasi karo pelarut sajrone proses pangatusan.

Cara iki bisa digunakake kanggo nggawe bagean keramik fase tunggal lan komposit, sing bisa mbentuk bagean keramik sing bentuke kompleks, ukurane meh padha karo jaring, lan kekuatane nganti 20-30Mpa utawa luwih, sing bisa diolah maneh. Masalah utama saka cara iki yaiku tingkat penyusutan awak embrio relatif dhuwur sajrone proses densifikasi, sing gampang nyebabake deformasi awak embrio; sawetara monomer organik duwe inhibisi oksigen, sing nyebabake permukaan ngelupas lan tiba; amarga proses polimerisasi monomer organik sing disebabake suhu, nyebabake pangisaran suhu nyebabake anane stres internal, sing nyebabake blanko rusak lan liya-liyane.

2.5 Cetakan injeksi solidifikasi langsung
Cetakan injeksi solidifikasi langsung minangka teknologi cetakan sing dikembangake dening ETH Zurich: banyu pelarut, bubuk keramik, lan aditif organik dicampur kanthi lengkap kanggo mbentuk bubur kanthi viskositas rendah, stabil sacara elektrostatik, lan kandungan padat dhuwur, sing bisa diganti kanthi nambahake pH bubur utawa bahan kimia sing nambah konsentrasi elektrolit, banjur bubur kasebut diinjeksi menyang cetakan non-pori.

Ngontrol kemajuan reaksi kimia sajrone proses kasebut. Reaksi sadurunge pencetakan injeksi ditindakake alon-alon, viskositas bubur dijaga tetep rendah, lan reaksi dipercepat sawise pencetakan injeksi, bubur dadi padhet, lan bubur cairan diowahi dadi awak padhet. Awak ijo sing dipikolehi duwe sifat mekanik sing apik lan kekuwatane bisa tekan 5kPa. Awak ijo dibongkar, dikeringake lan disinter kanggo mbentuk bagean keramik kanthi bentuk sing dikarepake.

Kauntungane yaiku ora butuh utawa mung butuh sithik aditif organik (kurang saka 1%), awak ijo ora perlu di-degrease, kapadhetan awak ijo seragam, kapadhetan relatif dhuwur (55% ~ 70%), lan bisa mbentuk bagean keramik ukuran gedhe lan bentuk kompleks. Kekurangane yaiku aditif larang, lan gas umume dirilis sajrone reaksi.

2.6 Cetakan injeksi
Cetakan injeksi wis suwe digunakake ing cetakan produk plastik lan cetakan logam. Proses iki nggunakake perawatan suhu rendah kanggo bahan organik termoplastik utawa perawatan suhu tinggi kanggo bahan organik termoset. Bubuk lan bahan pembawa organik dicampur ing peralatan pencampuran khusus, banjur diinjeksi menyang cetakan kanthi tekanan dhuwur (puluhan nganti atusan MPa). Amarga tekanan cetakan sing gedhe, blanko sing dipikolehi duwe dimensi sing tepat, kehalusan sing dhuwur lan struktur sing kompak; panggunaan peralatan cetakan khusus banget ningkatake efisiensi produksi.

Ing pungkasan taun 1970-an lan awal taun 1980-an, proses pencetakan injeksi diterapake ing pencetakan bagean keramik. Proses iki ngwujudake pencetakan plastik saka bahan sing ora ana gunane kanthi nambahake akeh bahan organik, sing minangka proses pencetakan plastik keramik sing umum. Ing teknologi pencetakan injeksi, saliyane nggunakake organik termoplastik (kayata polietilen, polistirena), organik termosetting (kayata resin epoksi, resin fenolik), utawa polimer sing larut ing banyu minangka pengikat utama, perlu nambahake jumlah tartamtu saka alat bantu proses kayata plasticizer, pelumas lan agen kopling kanggo nambah fluiditas suspensi injeksi keramik lan njamin kualitas awak cetakan injeksi.

Proses pencetakan injeksi nduweni kaluwihan saka otomatisasi tingkat dhuwur lan ukuran cetakan sing tepat. Nanging, kandungan organik ing awak ijo bagean keramik cetakan injeksi nganti 50vol%. Butuh wektu suwe, malah pirang-pirang dina nganti puluhan dina, kanggo ngilangi zat organik kasebut ing proses sintering sabanjure, lan gampang nyebabake cacat kualitas.

2.7 Cetakan injeksi koloid
Kanggo ngatasi masalah akeh bahan organik sing ditambahake lan kangelan ngilangi kangelan ing proses pencetakan injeksi tradisional, Universitas Tsinghua kanthi kreatif ngusulake proses anyar kanggo pencetakan injeksi koloid keramik, lan kanthi mandiri ngembangake prototipe pencetakan injeksi koloid kanggo nggayuh injeksi bubur keramik sing tandus.

Ide dhasaré yaiku nggabungake cetakan koloid karo cetakan injeksi, nggunakake peralatan injeksi sing dipatenake lan teknologi perawatan anyar sing diwenehake dening proses cetakan solidifikasi in-situ koloid. Proses anyar iki nggunakake kurang saka 4wt.% bahan organik. Sejumlah cilik monomer organik utawa senyawa organik ing suspensi berbasis banyu digunakake kanggo ngindhuksi polimerisasi monomer organik kanthi cepet sawise injeksi menyang cetakan kanggo mbentuk kerangka jaringan organik, sing mbungkus bubuk keramik kanthi rata. Antarane, ora mung wektu degumming sing luwih cendhak, nanging uga kemungkinan retak degumming uga suda banget.

Ana bedane gedhe antarane cetakan injeksi keramik lan cetakan koloid. Bedane utama yaiku sing pertama kalebu kategori cetakan plastik, lan sing terakhir kalebu cetakan bubur, yaiku bubur ora duwe plastisitas lan minangka bahan sing ora subur. Amarga bubur ora duwe plastisitas ing cetakan koloid, ide tradisional cetakan injeksi keramik ora bisa diadopsi. Yen cetakan koloid digabungake karo cetakan injeksi, cetakan injeksi koloid bahan keramik diwujudake kanthi nggunakake peralatan injeksi sing dipatenake lan teknologi perawatan anyar sing diwenehake dening proses cetakan in-situ koloid.

Proses anyar cetakan injeksi koloid keramik iki beda karo cetakan koloid umum lan cetakan injeksi tradisional. Kauntungan saka otomatisasi cetakan sing dhuwur yaiku sublimasi kualitatif saka proses cetakan koloid, sing bakal dadi pangarep-arep kanggo industrialisasi keramik teknologi tinggi.