Sirkon keramikasynyň dokuz takyklyk bilen galyplama prosesi

Sirkon keramikasynyň dokuz takyklyk bilen galyplama prosesi
Galyplama prosesi keramiki materiallary taýýarlamak prosesinde baglanyşdyryjy rol oýnaýar we keramiki materiallaryň we bölekleriň öndürijilik ygtybarlylygyny we önümçilik gaýtalanmagyny üpjün etmegiň açarydyr.
Jemgyýetiň ösmegi bilen, däp bolan keramika önümleriniň el bilen ýugurmak usuly, tigir emele getirmek usuly, grouting usuly we ş.m. häzirki zaman jemgyýetiniň önümçilik we arassalamak zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilmeýär, şonuň üçin täze galyplama prosesi döräpdir. ZrO2 inçe keramika materiallary aşakdaky 9 görnüşli galyplama proseslerinde giňden ulanylýar (2 görnüşli gurak usul we 7 görnüşli çygly usul):

1. Gury galyplama

1.1 Gury preslemek

Gury preslemek keramiki poroşogy belli bir göwrümde basmak üçin basyş ulanýar. Onuň esasy manysy, daşarky güýjüň täsiri astynda poroşog bölejikleriniň galypda biri-birine ýakynlaşmagyndan we belli bir görnüşi saklamak üçin içki sürtülme arkaly berk birleşmeginden ybaratdyr. Gury preslenen ýaşyl göwrümlerde esasy kemçilik, poroşoglaryň arasyndaky içki sürtülme we poroşoklar bilen galyp diwarynyň arasyndaky sürtülme sebäpli ýüze çykýan, netijede göwrümiň içinde basyşyň ýitmegine sebäp bolýan dökülmedir.

Gury preslemegiň artykmaçlyklary ýaşyl göwräniň ululygynyň takyklygy, işlemegiň ýönekeýligi we mehanizirlenen işlemegiň amatlylygydyr; ýaşyl gurak preslemegiň çyglylygynyň we baglaýjysynyň mukdary az, guradyş we bişirişde kiçelme azdyr. Esasan, ýönekeý görnüşli önümleri emele getirmek üçin ulanylýar we tarap gatnaşygy azdyr. Galypyň aşynmagy sebäpli önümçilik çykdajylarynyň ýokarlanmagy gurak preslemegiň kemçiligidir.

1.2 Izostatik presleme

Izostatik preslemek däp bolan gurak preslemek esasynda işlenip düzülen ýörite formalaşdyrmak usulydyr. Ol elastik galypdaky poroşoka ähli ugurlardan deň derejede basyş bermek üçin suwuklyk geçiriji basyşyny ulanýar. Suwuklygyň içki basyşynyň yzygiderliligi sebäpli poroşok ähli ugurlarda birmeňzeş basyşa eýedir, şonuň üçin ýaşyl bedeniň dykyzlygyndaky tapawutdan gaça durup bolýar.

Izostatik preslemek çygly halta izostatik preslemek we gurak halta izostatik preslemek ýaly iki bölege bölünýär. Çygly halta izostatik preslemek çylşyrymly görnüşdäki önümleri emele getirip biler, ýöne ol diňe arakesme bilen işläp biler. Gury halta izostatik preslemek awtomatiki üznüksiz işlemegi amala aşyryp biler, ýöne diňe dörtburçluk, tegelek we turba şekilli kesişler ýaly ýönekeý görnüşdäki önümleri emele getirip biler. Izostatik preslemek kiçi otlama we ähli ugurlarda deňme-deň kiçelme bilen birmeňzeş we dykyz ýaşyl göwre alyp biler, ýöne enjamlar çylşyrymly we gymmat, önümçilik netijeliligi ýokary däl we diňe ýörite talaplary bolan materiallary öndürmek üçin amatlydyr.

2. Çygly emele getirmek

2.1 Gruntlamak
Gruntlamak bilen galyplamak prosesi lenta guýmaga meňzeýär, tapawut, galyplamak prosesi fiziki suwsuzlandyrma prosesini we himiki koagulýasiýa prosesini öz içine alýar. Fiziki suwsuzlandyrma gözenekli gips galypynyň kapillýar täsiri arkaly şlamdaky suwy aýyrýar. CaSO4 ýüzüniň eremegi bilen emele gelýän Ca2+ şlamyň ion güýjüni ýokarlandyrýar we şlamyň flokkulýasiýasyna getirýär.
Fiziki suwsuzlandyrma we himiki koagulýasiýanyň täsiri astynda keramiki poroşok bölejikleri gips galyp diwaryna çökýär. Gruntlamak çylşyrymly görnüşdäki uly göwrümli keramiki bölekleri taýýarlamak üçin amatlydyr, ýöne ýaşyl göwrümiň hili, şol sanda görnüşi, dykyzlygy, berkligi we ş.m. pes, işçileriň zähmet intensiwligi ýokary we awtomatlaşdyrylan işler üçin amatly däl.

2.2 Gyzgyn döküm
Gyzgyn şeker dökümi, gyzgyn şeker dökümi üçin suspenziýa almak maksady bilen keramiki poroşogy baglanyşdyryjy maddalar (parafin) bilen deňeşdirme boýunça ýokary temperaturada (60 ~ 100 ℃) garyşdyrmakdyr. Supenziýa basylan howanyň täsiri astynda metal galyba guýulýar we basyş saklanýar. Mum blankasyny almak üçin sowatmak, aýyrmak, mum blankasyny inert poroşogyň goragy astynda parafinsizleşdirmek we ýaşyl jisim almak üçin ýokary temperaturada sinterlemek arkaly farfor bolýar.

Gyzgyn galyp döküm arkaly emele gelen ýaşyl göwre takyk ölçeglere, birmeňzeş içki gurluşa, az galyp aşynmagyna we ýokary önümçilik netijeliligine eýedir we dürli çig mallar üçin amatlydyr. Mum şlamynyň we galypyň temperaturasyny berk gözegçilikde saklamak gerek, ýogsam ol aşak inýeksiýa ýa-da deformasiýa sebäp bolar, şonuň üçin uly bölekleri öndürmek üçin amatly däl we iki ädimli ot açma prosesi çylşyrymly we energiýa sarp edilişi ýokarydyr.

2.3 Lenta döküm
Lenta döküm, akyp bilýän ýapyşykly suspenziýa almak üçin keramiki poroşogy köp mukdarda organiki baglaýjylar, plastifikatorlar, dispersantlar we ş.m. bilen doly garyşdyrmakdan, suspenziýa döküm maşynynyň bunkerine goşulyp, galyňlygyny dolandyrmak üçin skreperden peýdalanmakdan ybaratdyr. Ol iýmitlendiriji nasadka arkaly konweýer lentine akýar we guradylandan soň plýonka boşlugy alynýar.

Bu proses plýonka materiallaryny taýýarlamak üçin amatlydyr. Has gowy çeýeligi gazanmak üçin köp mukdarda organiki maddalar goşulýar we prosesiň parametrlerini berk gözegçilikde saklamak talap edilýär, ýogsam ol aňsatlyk bilen soýulma, çyzyklaryň döremegi, plýonkanyň pes berkligi ýa-da soýulmagy kyn ýaly kemçiliklere sebäp bolar. Ulanylýan organiki maddalar zäherlidir we daşky gurşawyň hapalanmagyna sebäp bolar, daşky gurşawyň hapalanmagyny azaltmak üçin mümkin boldugyça zäherli däl ýa-da has az zäherli ulgam ulanylmaly.

2.4 Gel inýeksiýa arkaly galyplama
Gel inýeksiýa arkaly galyplama tehnologiýasy, ilkinji gezek 1990-njy ýyllaryň başynda Oak Ridge Milli Laboratoriýasynyň ylmy işgärleri tarapyndan oýlap tapylan täze kolloid çalt prototipleme prosesidir. Onuň esasyny ýokary berklikli, gapdal taýdan baglanyşykly polimer-ergin gellerine polimerleşýän organiki monomer erginleri ulanmak düzýär.

Organiki monomerleriň ergininde eredilen keramiki poroşok suspenziýa galypda guýulýar we monomer garyndysy gel şekilli bölegi emele getirmek üçin polimerleşýär. Gapdal taýdan baglanyşykly polimer-ergin diňe 10%–20% (massa paýy) polimeri öz içine alýandygy sebäpli, erginini gel böleginden guradyş ädimi bilen aýyrmak aňsat. Şol bir wagtyň özünde, polimerleriň gapdal taýdan baglanyşygy sebäpli, polimerler guradyş prosesinde ergin bilen göçüp bilmeýärler.

Bu usul bir fazaly we kompozit keramiki bölekleri öndürmek üçin ulanylyp bilner, olar çylşyrymly görnüşli, ýarym tor ölçegli keramiki bölekleri emele getirip bilýär we onuň ýaşyl güýji 20-30Mpa ýa-da ondan hem ýokary bolup, gaýtadan işlenilip bilner. Bu usulyň esasy meselesi, dykyzlaşdyrma prosesinde embrion bedeniniň kiçelme tizliginiň deňeşdirme boýunça ýokary bolmagydyr, bu bolsa embrion bedeniniň deformasiýasyna aňsatlyk bilen getirýär; käbir organiki monomerlerde kislorodyň saklanmagy bar, bu bolsa ýüzüniň soýulmagyna we düşmegine sebäp bolýar; temperatura sebäpli organiki monomer polimerleşme prosesi sebäpli, temperatura gyrylmagy içki stresiň bolmagyna getirýär, bu bolsa boşluklaryň döwülmegine we ş.m. sebäp bolýar.

2.5 Göni gatadyjy inýeksiýa kalyplamasy
Göni gataýan inýeksiýa arkaly galyplama ETH Zurich tarapyndan işlenip düzülen galyplama tehnologiýasydyr: ergin suw, keramiki poroşok we organiki goşundylar elektrostatik taýdan durnukly, pes ýapyşykly, ýokary gaty maddaly şlam emele getirmek üçin doly garyşdyrylýar, bu bolsa şlamyň pH derejesini ýa-da elektrolit konsentrasiýasyny ýokarlandyrýan himiki maddalary goşmak arkaly üýtgedilip bilner, soňra şlam gözenekli bolmadyk galyba guýulýar.

Prosesde himiki reaksiýalaryň gidişini gözegçilikde saklaň. Inýeksiýa kalyplamasyndan öňki reaksiýa haýal geçirilýär, şlamyň ýapyşyklygy pes derejede saklanýar we inýeksiýa kalyplamasyndan soň reaksiýa çaltlaşdyrylýar, şlam gatylaşýar we suwuk şlam berk jisime öwrülýär. Alnan ýaşyl jisim gowy mehaniki häsiýetlere eýedir we berkligi 5kPa ýetip biler. Ýaşyl jisim gerek bolan görnüşde keramiki bölegi emele getirmek üçin çüýrülýär, guradylýar we sinterlenýär.

Onuň artykmaçlyklary, oňa az mukdarda organiki goşundylaryň gerek däldigi ýa-da diňe gerekdigi (1%-den az), ýaşyl bedeniň ýagdan arassalaýjy serişde gerek däldigi, ýaşyl bedeniň dykyzlygynyň deňdigi, deňeşdirme dykyzlygynyň ýokarydygy (55% ~ 70%) we uly göwrümli we çylşyrymly görnüşli keramiki bölekleri emele getirip bilýändigidir. Onuň kemçiligi, goşundylaryň gymmatdygy we reaksiýa wagtynda gazyň, adatça, bölünip çykmagydyr.

2.6 Inýeksiýa arkaly galyplama
Inýeksiýa arkaly galyplamak plastik önümleriň galyplanmagynda we metal galyplaryň galyplanmagynda köpden bäri ulanylyp gelýär. Bu prosesde termoplastik organiki maddalaryň pes temperaturada gurylandyrylmagy ýa-da termoset organiki maddalaryň ýokary temperaturada gurylandyrylmagy ulanylýar. Toz we organiki daşaýjy ýörite garyşdyryjy enjamda garyşdyrylýar, soňra ýokary basyş astynda (onlarçadan ýüzlerçe MPa-a çenli) galyba guýulýar. Galyplama basyşynyň uly bolmagy sebäpli alnan boşluklar takyk ölçeglere, ýokary tekizlige we ykjam gurluşa eýedir; ýörite galyplama enjamlaryny ulanmak önümçilik netijeliligini ep-esli ýokarlandyrýar.

1970-nji ýyllaryň ahyrynda we 1980-nji ýyllaryň başynda keramiki bölekleriň galyplanmagyna inýeksiýa kalyplanmagy ulanyldy. Bu proses köp mukdarda organiki maddalary goşmak arkaly boş materiallaryň plastik galyplanmagyny amala aşyrýar, bu bolsa umumy keramiki plastik galyplanmagy prosesidir. Inýeksiýa kalyplanmagy tehnologiýasynda, esasy baglaýjy hökmünde termoplastik organiki maddalary (polietilen, polistirol ýaly), termoset organiki maddalary (epoksid smolasy, fenol smolasy ýaly) ýa-da suwda ereýän polimerleri ulanmakdan başga-da, keramiki inýeksiýa suspenziýasynyň akgynlygyny ýokarlandyrmak we inýeksiýa kalyplanýan göwräniň hilini üpjün etmek üçin plastikleşdirijiler, ýaglaýjylar we birleşdiriji maddalar ýaly belli bir mukdarda proses kömekçi maddalaryny goşmak zerurdyr.

Inýeksiýa arkaly galyplama prosesiniň ýokary derejeli awtomatlaşdyrma we galyplama boşlugynyň takyk ölçegleri ýaly artykmaçlyklary bar. Şeýle-de bolsa, inýeksiýa arkaly galyplama keramiki bölekleriň ýaşyl göwresindäki organiki maddalar 50% -e çenli ýokarydyr. Bu organiki maddalary soňraky sinterleme prosesinde aýyrmak üçin köp wagt, hatda birnäçe günden onlarça güne çenli wagt gerek bolýar we hil kemçiliklerine sebäp bolmak aňsat.

2.7 Kolloid inýeksiýa kalyplamasy
Köp mukdarda organiki maddalaryň goşulmagy we däp bolan inýeksiýa kalyplama prosesinde ýüze çykýan kynçylyklary aradan aýyrmagyň kynçylygy bilen baglanyşykly meseleleri çözmek üçin, Tsinghua uniwersiteti keramika üçin kolloid inýeksiýa kalyplamasynyň täze usulyny döredijilikli teklip etdi we garaşsyz ýagdaýda keramika şlamyny inýeksiýa etmek üçin kolloid inýeksiýa kalyplamasynyň prototipini işläp düzdi.

Esasy pikir, kolloid galyplamany inýeksiýa kalyplamasy bilen utgaşdyrmakdyr, bunda hususy inýeksiýa enjamlaryny we kolloid in-situ gatama kalyplama prosesi bilen üpjün edilen täze berkitme tehnologiýasyny ulanmakdyr. Bu täze prosesde organiki maddalaryň 4% -den az bölegi ulanylýar. Suw esasly suspenziýadaky az mukdarda organiki monomerler ýa-da organiki birleşmeler galypa inýeksiýa edilenden soň organiki monomerleriň polimerleşmesini çalt höweslendirmek üçin ulanylýar we bu bolsa keramiki poroşogy deň derejede örtýär. Olaryň arasynda diňe bir demleme wagty ep-esli gysgalmaýar, eýsem demleme prosesiniň çatlamagynyň mümkinçiligi hem ep-esli azaldylýar.

Keramikany inýeksiýa arkaly galyplamak bilen kolloid galyplamagyň arasynda uly tapawut bar. Esasy tapawut, birinjisi plastik galyplama kategoriýasyna, ikinjisi bolsa şlamly galyplamaga degişli bolmagynda, ýagny şlamyň plastikligi ýok we çig material bolmagynda. Şlamyň kolloid galyplamada plastikligi ýoklugy sebäpli, keramiki inýeksiýa arkaly galyplamanyň däp bolan ideýasy kabul edilip bilinmez. Eger kolloid galyplama inýeksiýa arkaly galyplama bilen utgaşdyrylsa, keramiki materiallaryň kolloid inýeksiýa arkaly galyplamasy hususy inýeksiýa enjamlaryny we kolloid in-situ galyplama prosesi bilen üpjün edilen täze berkitme tehnologiýasyny ulanmak arkaly amala aşyrylýar.

Keramikanyň kolloid inýeksiýa kalyplamasynyň täze prosesi umumy kolloid kalyplamadan we däp bolan inýeksiýa kalyplamasyndan tapawutlanýar. Kalyplama awtomatlaşdyrmagyň ýokary derejeli artykmaçlygy kolloid kalyplama prosesiniň hil taýdan sublimasiýa edilmegi bolup, bu bolsa ýokary tehnologiýaly keramikanyň senagatlaşdyrylmagy üçin umyt bolar.