Техника керамической формовки - Ceramic forming techniques

Техника керамической формовки способы формирования керамика, которые используются для изготовления всего из посуда Такие как чайники к инженерная керамика такие как компьютерные части. Керамика методы включают гончарный круг, скольжение, 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 с помощью этой производственной операции, включают рабочие колеса из нержавеющей стали, бронзы, сложные режущие инструменты, инструменты для пластиковых форм 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.

Скользящее литье

Существует много методов формования керамики, но один из примеров - скольжение. Это где соскальзывать или жидкость глина, наливается в штукатурка плесень. Вода из шликера втягивается внутрь стенок 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 небольшими добавками. 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.

Производство добавок

Для производства сложных форм в небольших количествах, производство добавок (AM) представляет собой эффективный подход и является предметом значительных исследований и разработок. В отличие от аддитивного производства полимерных материалов, сфера применения AM керамики остается весьма ограниченной из-за проблем обработки материалов. Коммерчески доступное оборудование для AM керамики в основном полагается на слой за слоем. спекание 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, чтобы их можно было производить. формы для методов шликерного литья. В частности, аддитивное производство керамики из прекерамические полимеры используя методы, включая стереолитография, с последующим пиролиз уступить полимерная керамика, представляет собой новый подход к решению проблемы аддитивной керамики. ^[1]

Керамическое литье корпуса

Методы литья керамической оболочки с использованием диоксида кремния, диоксида циркония и других тугоплавких материалов в настоящее время используются в производстве металлических деталей для «литья сеток», формирования прецизионных форм для литья расплавленного металла. Техника включает в себя последовательное мокрое погружение и нанесение порошкового покрытия или штукатурки для наращивания слоя оболочки формы. Метод литья оболочки в целом известен своей стабильностью размеров и используется во многих процессах литья 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 окунания.

Техническая керамика

При формовании технических керамических материалов из сухие порошки подготовленный к обработке, способ придания требуемой формы зависит от метода подготовки материала, а также размера и формы детали, которая должна быть сформирована. Материалы, подготовленные для формования сухого порошка, чаще всего формуются "сухим" прессованием механическим или гидравлическим способом. прессы для прессования порошков подбирается с учетом необходимой силы и глубины заполнения порошка. Сухой порошок автоматически выгружается в негибкую сталь или карбид вольфрама вставляют в матрицу и пуансоны, затем уплотняют порошок 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 высокоскоростными автоматическими прессами с высокой производительностью для таких деталей, как керамические изоляторы для Свечи зажигания или сопла для пескоструйной очистки, или более медленные прессы с «мокрым мешком», которые намного более ручные в эксплуатации, но особенно подходят 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 которых поршневой, с гидравлической силой, толкающей плунжер, который, в свою очередь, проталкивает керамику через цилиндр с загруженным материалом к ​​фильере, 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 литье под давлением процесс или «литье 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. Горячий воск широко использует парафиновая свеча.

Другие техники

Также существует несколько традиционных техник ручное строительство, Такие как щипать, мягкая плита, твердая плита, и конструкция катушки.

Другие методы включают продевание волокон животного или искусственного волокна через бумажная глина скольжение, чтобы создать слои 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 заливку шликера (который содержит полимерное «связующее» для придания ему прочности) на движущуюся несущую ленту, а затем пропускание его под неподвижной лентой.доктор лезвие Затем подвижное полотно сушат на воздухе, и образованная таким образом «лента» снимается с несущей ленты, разрезается на прямоугольные формы и обрабатывается далее. 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 словам Д. В. Ричерсона из Американское керамическое общество, ежедневно производится более миллиарда таких конденсаторов. (Около 100 штук в обычном сотовом телефоне и около тысячи в обычном автомобиле.)

Литье под гель - еще один метод создания инженерной керамики.

Смотрите также

• Керамическое литье
• Посуда

использованная литература