Войти
Техника керамической формовки - это способы формовки керамики, которые используются для изготовления всего из посуда, например, чайники до инженерная керамика, например детали компьютеров. Гончарные мастерские включают в себя гончарный круг, чеканку и многие другие.
Способы формования порошков керамического сырья сложной формы желательны во многих областях техники. Например, такие способы требуются для изготовления усовершенствованных, высокотемпературных конструкционных деталей, таких как компоненты тепловых двигателей, рекуператоры и т.п., из порошков керамического сырья. Типичные детали, производимые на этой производственной операции, включают рабочие колеса из нержавеющей стали, бронзы, сложные режущие инструменты, пресс-формы для пластика и другие. Типичные используемые материалы: дерево, металл, вода, гипс, эпоксидная смола и STL, диоксид кремния и диоксид циркония.
Эта производственная операция хорошо известна тем, что дает инструментам стабильность размеров, качество поверхности, плотность и однородность. Например, в процессе литья в шликере литая деталь имеет высокую концентрацию сырья с небольшим количеством добавок, что улучшает однородность. Но также гипсовая форма вытягивает воду из разлитого шликера для уплотнения и формирования отливки на поверхности формы. Это образует плотный слепок.
Для изготовления керамики существует множество методов формовки, но одним из примеров является скользящее литье. Здесь шликер или жидкая глина заливается в гипсовую форму. Вода в шликере всасывается в стенки гипсовой формы, оставляя внутренний слой твердой глины, которая быстро затвердевает. После высыхания твердая глина также может быть удалена. Шликер, используемый при литье шликера, часто разбавляют веществом, которое снижает потребность в дополнительной воде для смягчения шликера; это предотвращает чрезмерную усадку, которая возникает при высыхании детали, содержащей много воды.
Методы скользящего литья обеспечивают превосходное качество поверхности, плотность и однородность при отливке керамического сырья высокой чистоты по сравнению с другими методами литья керамики, такими как гидравлическое литье, поскольку литая часть представляет собой более высокую концентрацию керамического сырья с немного добавок. Шликер - это суспензия мелкодисперсного порошка сырья в жидкости, такой как вода или спирт, с небольшими количествами вторичных материалов, таких как диспергаторы, поверхностно-активные вещества и связующие. В технике скользящего литья керамики используется гипсовый блок или форма для опок. Гипсовая форма вытягивает воду из разлитого шликера для уплотнения и формирования отливки на поверхности формы. Это формирует плотную отливку, удаляя вредные воздушные зазоры и сводя к минимуму усадку в процессе окончательного спекания.
Для производства сложных форм в небольших количествах аддитивное производство (AM) представляет собой эффективный подход и является предметом значительных исследований и разработок. В отличие от аддитивного производства полимерных материалов, область применения AM керамики остается весьма ограниченной из-за проблем обработки материалов. Коммерчески доступное оборудование для AM керамики в основном основано на послойном спекании порошков и редко бывает рентабельным. Однако трудности с механической обработкой керамических изделий означают, что методы AM могут быть привлекательными в ситуациях, когда объемы производства слишком малы для жизнеспособного изготовления форм для способов литья шликером. В частности, аддитивное производство керамики из прекерамических полимеров с использованием технологий, включая стереолитографию, с последующим пиролизом для получения керамики на основе полимера, представляет собой новый подход к решению проблемы аддитивной керамики.
Методы литья керамической оболочки с использованием диоксида кремния, диоксида циркония и других тугоплавких материалов в настоящее время используются в промышленности металлических деталей для «литья сеток», формирования прецизионных форм оболочки для литья расплавленного металла. Техника включает в себя последовательное мокрое окунание и нанесение порошкового покрытия или штукатурки для наращивания слоя оболочки формы. Метод литья корпуса в целом известен стабильностью размеров и используется во многих процессах разливки сеток в аэрокосмической и других отраслях промышленности при литье расплавленного металла. Автоматизированные установки используют несколько восковых моделей на деревьях, большие смесители для жидкого навоза и псевдоожиженные порошковые слои для автоматического погружения.
При формовании технических керамических материалов из сухих порошков, подготовленных для обработки, способ придания необходимой формы зависит от метода подготовки материала, размера и форма формируемой детали. Материалы, подготовленные для формования сухого порошка, чаще всего формуются "сухим" прессованием в механических или гидравлических прессах для прессования порошка, выбранных с учетом необходимой силы и глубины заполнения порошка. Сухой порошок автоматически выгружается во вставку из негибкой стали или карбида вольфрама в матрице, после чего порошок прессуется до формы матрицы. Если деталь должна быть большой и не может передавать давление, подходящее для однородной плотности прессования, то можно использовать изостатическое прессование. При изостатическом прессовании порошок принимает форму гибкой мембраны, действующей как форма, формируя форму и размер прессованного порошка. Изостатические прессы могут быть либо высокоскоростными автоматическими прессами с высокой производительностью для таких деталей, как керамические изоляторы для свечей зажигания или сопла для пескоструйной обработки, либо более медленные прессы с «мокрым мешком», которые гораздо более ручные в работе, но особенно подходит для больших обрабатываемых заготовок или заготовок, которые будут вырезаны или иным образом сформированы во время вторичных операций до окончательной формы.
Если необходимы технические керамические детали с очень большим отношением длины к диаметру, можно использовать экструзию. Существует два типа экструдеров для керамики: один из них поршневой, с гидравлической силой, толкающей плунжер, который, в свою очередь, проталкивает керамику через цилиндр с загруженным материалом в матрицу, которая формирует экструдат, и через нее. Второй тип экструдера - это шнековый или шнековый, в котором винт вращается, заставляя материал проходить через головку, что снова формирует деталь. В обоих типах экструзии сырье должно быть пластифицировано, чтобы позволить и стимулировать течение материала в процессе.
Сложные технические керамические детали обычно формуются с использованием процесса литья под давлением или «литья горячим воском». Оба используют термочувствительные пластификаторы, позволяющие материалу течь в матрицу. Затем деталь быстро охлаждается для снятия с матрицы. Керамическое литье под давлением во многом похоже на литье пластика под давлением с использованием различных полимеров для пластификации. При формовании горячим воском в основном используется парафин.
Также существует несколько традиционных методов, таких как защемление и строительство змеевика.
Другие методы предполагают продевание волокна шерсти животного происхождения или искусственной шерсти через слой бумажной глины для создания слоев материала. Результат можно обернуть на формы или разрезать, высушить, а затем соединить жидкой и мягкой бумажной глиной.
При формовании очень тонких листов керамического материала обычно используется «ленточное литье». Это включает в себя выливание шликера (который содержит полимерное «связующее» для придания ему прочности) на движущуюся несущую ленту, а затем пропускание его под неподвижным «ракельным ножом » для регулировки толщины. Затем подвижный шликер сушат на воздухе, и образованная таким образом «лента» снимается с несущей ленты, разрезается на прямоугольные формы и обрабатывается далее. Можно уложить до 100 слоев ленты, чередующихся со слоями проводящего металлического порошка. Затем они спекаются («обжигаются») для удаления полимера и, таким образом, изготовления «многослойных» конденсаторов, датчиков и т. Д. По данным Д. В. Ричерсона из Американского керамического общества, производится более миллиарда таких конденсаторов. ежедневно. (Около 100 штук в обычном сотовом телефоне и около тысячи в обычном автомобиле.)
- еще один метод, используемый для создания инженерной керамики.
