Sembilan proses pencetakan presisi keramik zirkonia

Sembilan proses pencetakan presisi keramik zirkonia
Proses pencetakan memainkan peran penghubung dalam seluruh proses persiapan bahan keramik, dan merupakan kunci untuk memastikan keandalan kinerja dan pengulangan produksi bahan dan komponen keramik.
Dengan berkembangnya masyarakat, metode pengadukan tangan tradisional, metode pembentukan roda, metode grouting, dan lain-lain pada keramik tradisional tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan masyarakat modern akan produksi dan penyempurnaan, sehingga lahirlah proses pencetakan baru.Bahan keramik halus ZrO2 banyak digunakan dalam 9 jenis proses pencetakan berikut (2 jenis metode kering dan 7 jenis metode basah):

1. Cetakan kering

1.1 Pengepresan kering

Pengepresan kering menggunakan tekanan untuk menekan bubuk keramik ke dalam bentuk tubuh tertentu.Esensinya adalah bahwa di bawah pengaruh gaya eksternal, partikel-partikel bubuk saling mendekat dalam cetakan, dan digabungkan dengan kuat oleh gesekan internal untuk mempertahankan bentuk tertentu.Cacat utama pada benda hijau yang dipres kering adalah spalasi, yang disebabkan oleh gesekan internal antara bubuk dan gesekan antara bubuk dan dinding cetakan, yang mengakibatkan hilangnya tekanan di dalam tubuh.

Keuntungan pengepresan kering adalah ukuran badan hijaunya akurat, pengoperasiannya sederhana, dan pengoperasian mekanisnya mudah dilakukan;kandungan air dan pengikat dalam pengepresan kering hijau lebih sedikit, dan penyusutan pengeringan dan pembakaran kecil.Hal ini terutama digunakan untuk membentuk produk dengan bentuk sederhana, dan rasio aspeknya kecil.Peningkatan biaya produksi yang disebabkan oleh keausan cetakan merupakan kerugian dari pengepresan kering.

1.2 Penekanan isostatik

Pengepresan isostatik adalah metode pembentukan khusus yang dikembangkan berdasarkan pengepresan kering tradisional.Ini menggunakan tekanan transmisi fluida untuk memberikan tekanan secara merata pada bubuk di dalam cetakan elastis dari segala arah.Karena konsistensi tekanan internal fluida, bubuk tersebut mempunyai tekanan yang sama ke segala arah, sehingga perbedaan kepadatan benda hijau dapat dihindari.

Pengepresan isostatik dibagi menjadi pengepresan isostatik kantong basah dan pengepresan isostatik kantong kering.Pengepresan isostatik kantong basah dapat membentuk produk dengan bentuk yang rumit, namun hanya dapat bekerja sebentar-sebentar.Pengepresan isostatik kantong kering dapat mewujudkan operasi berkelanjutan otomatis, tetapi hanya dapat membentuk produk dengan bentuk sederhana seperti penampang persegi, bulat, dan tubular.Pengepresan isostatik dapat memperoleh benda hijau yang seragam dan padat, dengan penyusutan pembakaran kecil dan penyusutan seragam ke segala arah, tetapi peralatannya rumit dan mahal, dan efisiensi produksinya tidak tinggi, dan hanya cocok untuk produksi bahan dengan bahan khusus. persyaratan.

2. Pembentukan basah

2.1 memasang
Proses pencetakan grouting hampir sama dengan tape casting, bedanya proses pencetakan meliputi proses dehidrasi fisik dan proses koagulasi kimia.Dehidrasi fisik menghilangkan air dalam bubur melalui aksi kapiler cetakan gipsum berpori.Ca2+ yang dihasilkan oleh pelarutan CaSO4 permukaan meningkatkan kekuatan ionik bubur, sehingga mengakibatkan flokulasi bubur.
Di bawah aksi dehidrasi fisik dan koagulasi kimia, partikel bubuk keramik diendapkan pada dinding cetakan gipsum.Grouting cocok untuk pembuatan komponen keramik skala besar dengan bentuk yang rumit, tetapi kualitas bodi hijau, termasuk bentuk, kepadatan, kekuatan, dll., buruk, intensitas tenaga kerja pekerja tinggi, dan tidak cocok untuk operasi otomatis.

2.2 Pengecoran panas
Die casting panas adalah mencampurkan bubuk keramik dengan bahan pengikat (parafin) pada suhu yang relatif tinggi (60~100℃) untuk mendapatkan bubur untuk die casting panas.Bubur disuntikkan ke dalam cetakan logam di bawah aksi udara terkompresi, dan tekanan dipertahankan.Pendinginan, demoulding untuk mendapatkan blanko lilin, blanko lilin didewax di bawah perlindungan bubuk inert untuk mendapatkan bodi hijau, dan bodi hijau disinter pada suhu tinggi untuk menjadi porselen.

Badan hijau yang dibentuk oleh die casting panas memiliki dimensi yang presisi, struktur internal yang seragam, keausan cetakan yang lebih sedikit, dan efisiensi produksi yang tinggi, serta cocok untuk berbagai bahan baku.Suhu bubur lilin dan cetakan harus dikontrol dengan ketat, jika tidak maka akan menyebabkan injeksi atau deformasi, sehingga tidak cocok untuk pembuatan komponen besar, dan proses pembakaran dua langkah rumit dan konsumsi energi tinggi.

2.3 Pengecoran pita
Pengecoran pita adalah mencampurkan sepenuhnya bubuk keramik dengan sejumlah besar pengikat organik, pemlastis, dispersan, dll. untuk mendapatkan bubur kental yang dapat mengalir, menambahkan bubur ke hopper mesin pengecoran, dan menggunakan pengikis untuk mengontrol ketebalan.Ini mengalir keluar ke ban berjalan melalui nosel pengumpan, dan film kosong diperoleh setelah pengeringan.

Proses ini cocok untuk persiapan bahan film.Untuk mendapatkan fleksibilitas yang lebih baik, sejumlah besar bahan organik ditambahkan, dan parameter proses harus dikontrol secara ketat, jika tidak maka akan mudah menyebabkan cacat seperti terkelupas, bergaris, kekuatan film rendah atau sulit terkelupas.Bahan organik yang digunakan bersifat beracun dan akan menyebabkan pencemaran lingkungan, dan sistem yang tidak beracun atau kurang beracun harus digunakan semaksimal mungkin untuk mengurangi pencemaran lingkungan.

2.4 Cetakan injeksi gel
Teknologi cetakan injeksi gel adalah proses prototipe cepat koloidal baru yang pertama kali ditemukan oleh para peneliti di Laboratorium Nasional Oak Ridge pada awal tahun 1990an.Intinya adalah penggunaan larutan monomer organik yang berpolimerisasi menjadi gel pelarut polimer berkekuatan tinggi yang terhubung secara lateral.

Bubur bubuk keramik yang dilarutkan dalam larutan monomer organik dimasukkan ke dalam cetakan, dan campuran monomer tersebut berpolimerisasi untuk membentuk bagian gel.Karena pelarut polimer yang terikat secara lateral hanya mengandung 10% –20% (fraksi massa) polimer, pelarut dari bagian gel dapat dengan mudah dihilangkan melalui langkah pengeringan.Pada saat yang sama, karena sambungan lateral polimer, polimer tidak dapat bermigrasi dengan pelarut selama proses pengeringan.

Metode ini dapat digunakan untuk memproduksi komponen keramik fase tunggal dan komposit, yang dapat membentuk komponen keramik berukuran kuasi-jaring berbentuk kompleks, dan kekuatan hijaunya mencapai 20-30Mpa atau lebih, yang dapat diproses ulang.Masalah utama dari metode ini adalah laju penyusutan tubuh embrio yang relatif tinggi selama proses pemadatan, yang dengan mudah menyebabkan deformasi tubuh embrio;beberapa monomer organik mengalami penghambatan oksigen, yang menyebabkan permukaannya terkelupas dan rontok;karena proses polimerisasi monomer organik yang diinduksi suhu, menyebabkan Pencukuran suhu menyebabkan adanya tekanan internal, yang menyebabkan blanko rusak dan sebagainya.

2.5 Cetakan injeksi solidifikasi langsung
Cetakan injeksi solidifikasi langsung adalah teknologi pencetakan yang dikembangkan oleh ETH Zurich: air pelarut, bubuk keramik, dan bahan tambahan organik tercampur sepenuhnya untuk membentuk bubur yang stabil secara elektrostatis, viskositas rendah, dan kandungan padat tinggi, yang dapat diubah dengan menambahkan pH bubur atau bahan kimia yang meningkatkan konsentrasi elektrolit, kemudian slurry diinjeksikan ke dalam cetakan yang tidak berpori.

Mengontrol kemajuan reaksi kimia selama proses.Reaksi sebelum pencetakan injeksi dilakukan secara perlahan, viskositas bubur dijaga tetap rendah, dan reaksi dipercepat setelah pencetakan injeksi, bubur mengeras, dan bubur cair diubah menjadi benda padat.Green body yang diperoleh memiliki sifat mekanik yang baik dan kekuatannya bisa mencapai 5kPa.Badan hijau dibongkar, dikeringkan dan disinter untuk membentuk bagian keramik dengan bentuk yang diinginkan.

Keunggulannya adalah tidak memerlukan atau hanya membutuhkan sedikit bahan tambahan organik (kurang dari 1%), green body tidak perlu dilakukan degreasing, kepadatan green body seragam, kepadatan relatif tinggi (55%~ 70%), dan dapat membentuk bagian keramik berukuran besar dan berbentuk kompleks.Kerugiannya adalah harga aditifnya mahal, dan gas umumnya dilepaskan selama reaksi.

2.6 Cetakan injeksi
Cetakan injeksi telah lama digunakan dalam pencetakan produk plastik dan pencetakan cetakan logam.Proses ini menggunakan pengawetan bahan organik termoplastik dengan suhu rendah atau pengawetan bahan organik termoset dengan suhu tinggi.Serbuk dan pembawa organik dicampur dalam alat pencampur khusus, kemudian disuntikkan ke dalam cetakan dengan tekanan tinggi (puluhan hingga ratusan MPa).Karena tekanan cetakan yang besar, blanko yang diperoleh memiliki dimensi yang presisi, kehalusan tinggi, dan struktur kompak;penggunaan peralatan cetakan khusus sangat meningkatkan efisiensi produksi.

Pada akhir 1970-an dan awal 1980-an, proses pencetakan injeksi diterapkan pada pencetakan komponen keramik.Proses ini mewujudkan pencetakan plastik dari bahan tandus dengan menambahkan sejumlah besar bahan organik, yang merupakan proses pencetakan plastik keramik yang umum.Dalam teknologi cetakan injeksi, selain menggunakan bahan organik termoplastik (seperti polietilen, polistiren), bahan organik termoset (seperti resin epoksi, resin fenolik), atau polimer yang larut dalam air sebagai pengikat utama, perlu ditambahkan jumlah proses tertentu. alat bantu seperti pemlastis, pelumas dan bahan penggandeng untuk meningkatkan fluiditas suspensi injeksi keramik dan menjamin kualitas badan cetakan injeksi.

Proses pencetakan injeksi memiliki keunggulan otomatisasi tingkat tinggi dan ukuran blanko cetakan yang presisi.Namun, kandungan organik dalam bodi hijau bagian keramik cetakan injeksi mencapai 50vol%.Diperlukan waktu yang lama, bahkan beberapa hari hingga puluhan hari, untuk menghilangkan zat organik tersebut pada proses sintering selanjutnya, dan mudah menimbulkan cacat kualitas.

2.7 Cetakan injeksi koloid
Untuk mengatasi masalah banyaknya bahan organik yang ditambahkan dan kesulitan menghilangkan kesulitan dalam proses pencetakan injeksi tradisional, Universitas Tsinghua secara kreatif mengusulkan proses baru untuk pencetakan injeksi koloidal pada keramik, dan secara mandiri mengembangkan prototipe cetakan injeksi koloidal. untuk mewujudkan injeksi bubur keramik tandus.membentuk.

Ide dasarnya adalah menggabungkan cetakan koloid dengan cetakan injeksi, menggunakan peralatan injeksi eksklusif dan teknologi pengawetan baru yang disediakan oleh proses pencetakan solidifikasi koloid di tempat.Proses baru ini menggunakan kurang dari 4% bahan organik.Sejumlah kecil monomer organik atau senyawa organik dalam suspensi berbahan dasar air digunakan untuk menginduksi polimerisasi monomer organik dengan cepat setelah disuntikkan ke dalam cetakan untuk membentuk kerangka jaringan organik, yang membungkus bubuk keramik secara merata.Diantaranya, tidak hanya waktu degumming yang sangat dipersingkat, tetapi kemungkinan retaknya degumming juga sangat berkurang.

Ada perbedaan besar antara cetakan injeksi keramik dan cetakan koloid.Perbedaan utamanya adalah yang pertama termasuk dalam kategori cetakan plastik, dan yang terakhir termasuk dalam cetakan bubur, yaitu bubur tidak memiliki plastisitas dan merupakan bahan tandus.Karena bubur tidak memiliki plastisitas dalam cetakan koloid, gagasan tradisional cetakan injeksi keramik tidak dapat diadopsi.Jika cetakan koloid digabungkan dengan cetakan injeksi, cetakan injeksi koloidal dari bahan keramik diwujudkan dengan menggunakan peralatan injeksi khusus dan teknologi pengawetan baru yang disediakan melalui proses pencetakan koloidal in-situ.

Proses baru pencetakan injeksi koloid pada keramik berbeda dengan pencetakan koloidal pada umumnya dan pencetakan injeksi tradisional.Keuntungan dari otomatisasi pencetakan tingkat tinggi adalah sublimasi kualitatif dari proses pencetakan koloid, yang akan menjadi harapan bagi industrialisasi keramik berteknologi tinggi.