Ցիրկոնիայի կերամիկայի ինը ճշգրիտ ձուլման գործընթացներ

Ցիրկոնիայի կերամիկայի ինը ճշգրիտ ձուլման գործընթացներ
Ձուլման գործընթացը կապող դեր է խաղում կերամիկական նյութերի պատրաստման ողջ գործընթացում և հանդիսանում է կերամիկական նյութերի և բաղադրիչների կատարողականի հուսալիության և արտադրության կրկնելիության ապահովման բանալին:
Հասարակության զարգացման հետ մեկտեղ ավանդական կերամիկայի ավանդական ձեռքով հունցման եղանակը, անիվների ձևավորման մեթոդը և այլն, այլևս չեն կարող բավարարել ժամանակակից հասարակության կարիքները արտադրության և կատարելագործման համար, ուստի ծնվեց ձուլման նոր գործընթաց:ZrO2 նուրբ կերամիկական նյութերը լայնորեն օգտագործվում են ձևավորման հետևյալ 9 տեսակների մեջ (2 տեսակի չոր և 7 տեսակի թաց եղանակներ).

1. Չոր ձուլում

1.1 Չոր սեղմում

Չոր սեղմումը ճնշում է գործադրում կերամիկական փոշին մարմնի որոշակի ձևի մեջ սեղմելու համար:Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ արտաքին ուժի ազդեցության տակ փոշու մասնիկները մոտենում են միմյանց կաղապարի մեջ և ամուր համակցվում են ներքին շփման միջոցով՝ պահպանելու որոշակի ձև:Չոր սեղմված կանաչ մարմինների հիմնական թերությունը փոշոտման է, որը պայմանավորված է փոշու ներքին շփման և փոշու և կաղապարի պատի միջև շփման պատճառով, ինչը հանգեցնում է մարմնի ներսում ճնշման կորստի:

Չոր մամլման առավելություններն այն են, որ կանաչ մարմնի չափը ճշգրիտ է, աշխատանքը պարզ է և հարմար է իրականացնել մեքենայացված աշխատանք.Կանաչ չոր մամլման մեջ խոնավության և կապող նյութի պարունակությունն ավելի քիչ է, իսկ չորացման և կրակման կրճատումը փոքր է:Այն հիմնականում օգտագործվում է պարզ ձևերով ապրանքներ ձևավորելու համար, իսկ կողմերի հարաբերակցությունը փոքր է:Կաղապարի մաշվածության պատճառով արտադրական ծախսերի ավելացումը չոր սեղմման թերությունն է:

1.2 Իզոստատիկ սեղմում

Իզոստատիկ մամլումը հատուկ ձևավորման մեթոդ է, որը մշակվել է ավանդական չոր մամլման հիման վրա:Այն օգտագործում է հեղուկի փոխանցման ճնշում՝ բոլոր կողմերից էլաստիկ կաղապարի ներսում գտնվող փոշու վրա հավասարաչափ ճնշում գործադրելու համար:Հեղուկի ներքին ճնշման հետևողականության շնորհիվ փոշին կրում է նույն ճնշումը բոլոր ուղղություններով, ուստի կարելի է խուսափել կանաչ մարմնի խտության տարբերությունից։

Իզոստատիկ սեղմումը բաժանվում է թաց պարկի իզոստատիկ սեղմման և չոր պարկի իզոստատիկ սեղմման:Թաց տոպրակների իզոստատիկ սեղմումը կարող է ձևավորել բարդ ձևերով արտադրանք, բայց այն կարող է աշխատել միայն ընդհատումներով:Չոր տոպրակի իզոստատիկ սեղմումը կարող է իրականացնել ավտոմատ շարունակական աշխատանք, բայց կարող է ձևավորել միայն պարզ ձևերով արտադրանքներ, ինչպիսիք են քառակուսի, կլոր և խողովակային խաչմերուկները:Իզոստատիկ մամլումը կարող է ձեռք բերել միատեսակ և խիտ կանաչ մարմին, փոքր կրակող և միատեսակ կծկված բոլոր ուղղություններով, բայց սարքավորումները բարդ են և թանկ, իսկ արտադրության արդյունավետությունը բարձր չէ, և այն հարմար է միայն հատուկ նյութերի արտադրության համար: պահանջները։

2. Թաց ձևավորում

2.1 Խճողում
Հղկման ձուլման գործընթացը նման է ժապավենի ձուլմանը, տարբերությունն այն է, որ ձուլման գործընթացը ներառում է ֆիզիկական ջրազրկման և քիմիական կոագուլյացիայի գործընթացը:Ֆիզիկական ջրազրկումը հեռացնում է ջուրը ցեխի մեջ ծակոտկեն գիպսային կաղապարի մազանոթային գործողության միջոցով:Մակերևութային CaSO4-ի տարրալուծման արդյունքում առաջացած Ca2+-ը մեծացնում է ցեխի իոնային ուժը, ինչի հետևանքով առաջանում է լուծույթի ծլքավորում:
Ֆիզիկական ջրազրկման և քիմիական կոագուլյացիայի ազդեցության տակ կերամիկական փոշու մասնիկները նստում են գիպսային կաղապարի պատին:Խողովակաշարը հարմար է բարդ ձևերով լայնածավալ կերամիկական մասերի պատրաստման համար, սակայն կանաչ մարմնի որակը, ներառյալ ձևը, խտությունը, ամրությունը և այլն, վատ է, աշխատողների աշխատանքային ինտենսիվությունը բարձր է և հարմար չէ: ավտոմատացված գործողությունների համար:

2.2 Տաք ձուլում
Տաք ձուլումը կերամիկական փոշին կապող նյութի հետ (պարաֆին) խառնելն է համեմատաբար բարձր ջերմաստիճանում (60~100℃) տաք ձուլման համար ցեխ ստանալու համար:Կլուրը սեղմված օդի ազդեցությամբ ներարկվում է մետաղի կաղապարի մեջ, և ճնշումը պահպանվում է։Սառեցնելով, քանդելով՝ մոմ բլանկ ստանալու համար, մոմի բլանկը մոմազերծվում է իներտ փոշու պաշտպանության տակ՝ կանաչ մարմին ստանալու համար, իսկ կանաչ մարմինը թրծվում է բարձր ջերմաստիճանում՝ դառնալով ճենապակյա։

Տաք ձուլման արդյունքում ձևավորված կանաչ մարմինն ունի ճշգրիտ չափսեր, միասնական ներքին կառուցվածք, ավելի քիչ կաղապարի մաշվածություն և արտադրության բարձր արդյունավետություն և հարմար է տարբեր հումքի համար:Պետք է խստորեն վերահսկել մոմի լուծույթի և կաղապարի ջերմաստիճանը, հակառակ դեպքում այն ​​կառաջացնի ներարկման կամ դեֆորմացիա, ուստի այն հարմար չէ մեծ մասերի արտադրության համար, իսկ երկքայլ կրակման գործընթացը բարդ է և էներգիայի սպառումը մեծ է:

2.3 Կասետային ձուլում
Կասետային ձուլումը կերամիկական փոշին ամբողջությամբ խառնելն է մեծ քանակությամբ օրգանական կապող նյութերի, պլաստիկացնողների, ցրող նյութերի և այլնի հետ՝ հոսող մածուցիկ լուծույթ ստանալու համար, լցոն ավելացնել ձուլման մեքենայի ձուլակտորին և օգտագործել քերիչ՝ հաստությունը վերահսկելու համար:Այն սնուցող վարդակով դուրս է հոսում դեպի փոխակրիչ, իսկ թաղանթի բլանկը ստացվում է չորանալուց հետո։

Այս գործընթացը հարմար է ֆիլմերի նյութերի պատրաստման համար:Ավելի լավ ճկունություն ստանալու համար ավելացվում է մեծ քանակությամբ օրգանական նյութ, և գործընթացի պարամետրերը պետք է խստորեն վերահսկվեն, հակառակ դեպքում դա հեշտությամբ կառաջացնի այնպիսի թերություններ, ինչպիսիք են կլեպը, շերտերը, թաղանթի ցածր ուժը կամ դժվար թեփոտումը:Օգտագործված օրգանական նյութը թունավոր է և կառաջացնի շրջակա միջավայրի աղտոտում, և շրջակա միջավայրի աղտոտումը նվազեցնելու համար պետք է հնարավորինս օգտագործվի ոչ թունավոր կամ պակաս թունավոր համակարգ:

2.4 Գելի ներարկման ձևավորում
Գելի ներարկման համաձուլվածքների տեխնոլոգիան կոլոիդային արագ նախատիպի ձևավորման նոր գործընթաց է, որն առաջին անգամ հայտնագործվել է Oak Ridge ազգային լաբորատորիայի հետազոտողների կողմից 1990-ականների սկզբին:Դրա հիմքում ընկած է օրգանական մոնոմերի լուծույթների օգտագործումը, որոնք պոլիմերացվում են բարձր ամրության, կողային կապակցված պոլիմեր-լուծիչ գելերի մեջ:

Օրգանական մոնոմերների լուծույթում լուծված կերամիկական փոշու ցեխը ձուլվում է կաղապարի մեջ, և մոնոմերային խառնուրդը պոլիմերացվում է՝ ձևավորելով գելավորված մաս:Քանի որ կողային կապակցված պոլիմեր-լուծիչը պարունակում է ընդամենը 10%-20% (զանգվածային մաս) պոլիմեր, հեշտ է չորացման քայլով լուծիչը հեռացնել գելային մասից:Միևնույն ժամանակ, պոլիմերների կողային միացման պատճառով պոլիմերները չեն կարող գաղթել լուծիչի հետ չորացման գործընթացում։

Այս մեթոդը կարող է օգտագործվել միաֆազ և կոմպոզիտային կերամիկական մասերի արտադրության համար, որոնք կարող են ձևավորել բարդ ձևի, գրեթե ցանցի չափի կերամիկական մասեր, և դրա կանաչ ուժը հասնում է մինչև 20-30 ՄՊա կամ ավելի, որոնք կարող են վերամշակվել:Այս մեթոդի հիմնական խնդիրն այն է, որ սաղմի մարմնի կծկման արագությունը համեմատաբար բարձր է խտացման գործընթացում, ինչը հեշտությամբ հանգեցնում է սաղմի մարմնի դեֆորմացմանը;որոշ օրգանական մոնոմերներ ունեն թթվածնի արգելակում, ինչը հանգեցնում է մակերեսի կեղևավորման և ընկնելու.ջերմաստիճանից առաջացած օրգանական մոնոմերի պոլիմերացման գործընթացի պատճառով Ջերմաստիճանի սափրումը հանգեցնում է ներքին սթրեսի առկայության, ինչը հանգեցնում է բլանկների կոտրմանը և այլն:

2.5 Ուղղակի ամրացման ներարկման համաձուլվածք
Ուղղակի պնդացման ներարկման ձուլումը ձուլման տեխնոլոգիա է, որը մշակվել է ETH Ցյուրիխի կողմից. լուծիչ ջուրը, կերամիկական փոշին և օրգանական հավելումները լիովին խառնվում են՝ ձևավորելով էլեկտրաստատիկ կայուն, ցածր մածուցիկությամբ, բարձր պինդ պարունակությամբ ցեխ, որը կարող է փոխվել՝ ավելացնելով լուծույթի pH կամ քիմիական նյութեր: որոնք մեծացնում են էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիան, այնուհետև լուծույթը ներարկվում է ոչ ծակոտկեն կաղապարի մեջ:

Վերահսկել գործընթացի ընթացքում քիմիական ռեակցիաների առաջընթացը:Ներարկման ձևավորումից առաջ ռեակցիան իրականացվում է դանդաղ, ցեխի մածուցիկությունը ցածր է պահվում, իսկ ներարկման ձևավորումից հետո ռեակցիան արագանում է, ցեխը պնդանում է, և հեղուկ ցեխը վերածվում է պինդ մարմնի:Ստացված կանաչ մարմինն ունի լավ մեխանիկական հատկություններ և ուժը կարող է հասնել 5կՊա-ի։Կանաչ մարմինը քանդում են, չորացնում և սինթրում, որպեսզի ձևավորվի ցանկալի ձևի կերամիկական մաս:

Դրա առավելություններն այն են, որ այն կարիք չունի կամ ունի միայն փոքր քանակությամբ օրգանական հավելումներ (1%-ից պակաս), կանաչ մարմինը յուղազերծման կարիք չունի, կանաչ մարմնի խտությունը միատեսակ է, հարաբերական խտությունը բարձր է (55%~): 70%), և այն կարող է ձևավորել մեծ չափերի և բարդ ձևի կերամիկական մասեր։Դրա թերությունն այն է, որ հավելումները թանկ են, և ռեակցիայի ընթացքում գազը հիմնականում արտազատվում է։

2.6 Ներարկման ձուլում
Ներարկման ձևավորումը վաղուց օգտագործվել է պլաստմասե արտադրանքների և մետաղական կաղապարների ձուլման մեջ:Այս գործընթացում օգտագործվում են ջերմապլաստիկ օրգանական նյութերի ցածր ջերմաստիճանի ամրացում կամ ջերմակայուն օրգանական նյութերի բարձր ջերմաստիճանի ամրացում:Փոշը և օրգանական կրիչը խառնվում են հատուկ խառնիչ սարքավորման մեջ, այնուհետև ներարկվում են կաղապարի մեջ բարձր ճնշման տակ (տասնյակից հարյուրավոր ՄՊա):Ձուլման մեծ ճնշման շնորհիվ ստացված բլանկներն ունեն ճշգրիտ չափսեր, բարձր հարթություն և կոմպակտ կառուցվածք;Կաղապարման հատուկ սարքավորումների օգտագործումը մեծապես բարելավում է արտադրության արդյունավետությունը:

1970-ականների վերջին և 1980-ականների սկզբին ներարկման ձևավորման գործընթացը կիրառվել է կերամիկական մասերի ձուլման համար:Այս գործընթացն իրականացնում է անպտուղ նյութերի պլաստիկ ձուլումը` ավելացնելով մեծ քանակությամբ օրգանական նյութ, որը սովորական կերամիկական պլաստիկի ձուլման գործընթաց է:Ներարկման համաձուլվածքների տեխնոլոգիայում, ի լրումն ջերմապլաստիկ օրգանական նյութերի (օրինակ՝ պոլիէթիլեն, պոլիստիրոլ), ջերմակայուն օրգանական նյութեր (օրինակ՝ էպոքսիդային խեժ, ֆենոլային խեժ) կամ ջրում լուծվող պոլիմերներ որպես հիմնական կապակցիչ օգտագործելուց, անհրաժեշտ է ավելացնել գործընթացի որոշակի քանակություն։ օժանդակ միջոցներ, ինչպիսիք են պլաստիկացնողները, քսանյութերը և կցորդիչները՝ բարելավելու կերամիկական ներարկման կախոցի հեղուկությունը և ապահովելու ներարկման ձևավորված մարմնի որակը:

Ներարկման ձևավորման գործընթացն ունի ավտոմատացման բարձր աստիճանի և կաղապարման բլանկի ճշգրիտ չափի առավելությունները:Այնուամենայնիվ, օրգանական պարունակությունը ներարկման ձևավորված կերամիկական մասերի կանաչ մարմնի մեջ կազմում է մինչև 50 վոլ:Երկար ժամանակ է պահանջվում, նույնիսկ մի քանի օրից մինչև տասնյակ օրեր, որպեսզի այդ օրգանական նյութերը վերանան հետագա սինթրման գործընթացում, և հեշտ է որակական թերություններ առաջացնել:

2.7 Կոլոիդային ներարկման համաձուլվածք
Ավելացված մեծ քանակությամբ օրգանական նյութերի և ավանդական ներարկման ձևավորման գործընթացում դժվարությունները վերացնելու խնդիրները լուծելու համար Ցինհուայի համալսարանը ստեղծագործորեն առաջարկեց նոր գործընթաց կերամիկայի կոլոիդային ներարկման ձևավորման համար և ինքնուրույն մշակեց կոլոիդային ներարկման ձևավորման նախատիպը: իրականացնել անպտուղ կերամիկական լուծույթի ներարկում:ձևավորելով.

Հիմնական գաղափարն է համատեղել կոլոիդային ձուլումը ներարկման համաձուլվածքների հետ՝ օգտագործելով սեփական ներարկման սարքավորումները և նոր բուժիչ տեխնոլոգիան, որը տրամադրվում է կոլոիդային տեղում կարծրացման ձուլման գործընթացով:Այս նոր գործընթացն օգտագործում է օրգանական նյութերի 4 wt.%-ից պակաս:Օրգանական մոնոմերների կամ օրգանական միացությունների փոքր քանակությունը ջրի վրա հիմնված կասեցման մեջ օգտագործվում է կաղապարի մեջ ներարկվելուց հետո օրգանական մոնոմերների պոլիմերացումը արագ հրահրելու համար՝ ձևավորելու օրգանական ցանցի կմախք, որը հավասարապես փաթաթում է կերամիկական փոշին:Դրանցից ոչ միայն էապես կրճատվում է մաստակահանման ժամանակը, այլեւ մեծապես կրճատվում է մաստակահանման ճաքելու հնարավորությունը։

Հսկայական տարբերություն կա կերամիկայի ներարկման ձուլման և կոլոիդային ձուլման միջև:Հիմնական տարբերությունն այն է, որ առաջինը պատկանում է պլաստմասե ձուլման կատեգորիային, իսկ երկրորդը պատկանում է ցեխաձուլմանը, այսինքն՝ ցեխը չունի պլաստիկություն և անպտուղ նյութ է։Քանի որ ցեխը չունի պլաստիկություն կոլոիդային ձևավորման մեջ, կերամիկական ներարկման ձևավորման ավանդական գաղափարը չի կարող ընդունվել:Եթե ​​կոլոիդային ձուլումը զուգակցվում է ներարկման համաձուլվածքների հետ, ապա կերամիկական նյութերի կոլոիդային ներարկման ձևավորումն իրականացվում է հատուկ ներարկման սարքավորումների և նոր կարծրացման տեխնոլոգիայի կիրառմամբ, որը տրամադրվում է կոլոիդային տեղում կաղապարման գործընթացով:

Կերամիկայի կոլոիդային ներարկման ձևավորման նոր գործընթացը տարբերվում է ընդհանուր կոլոիդային և ավանդական ներարկման ձևավորումից:Ձուլման ավտոմատացման բարձր աստիճանի առավելությունը կոլոիդային կաղապարման գործընթացի որակական սուբլիմացումն է, որը կդառնա բարձր տեխնոլոգիական կերամիկայի արդյունաբերականացման հույսը: