Prensado isostático< /sección>
El prensado isostático es un método de moldeo especial desarrollado sobre la base del prensado en seco tradicional. Utiliza fluido para transmitir presión y aplicar presión uniformemente al polvo en el molde elástico desde todas las direcciones. Debido a la consistencia de la presión interna del fluido, el polvo soporta la misma presión en todas las direcciones, evitando así diferencias de densidad dentro del cuerpo.
Imagen: Piezas estructurales cerámicas formadas por prensado isostático
El prensado isostático se puede dividir en prensado isostático de bolsa húmeda y prensado isostático de bolsa seca. El prensado isostático de bolsas húmedas puede formar productos con formas relativamente complejas, pero solo puede funcionar de forma intermitente. El prensado isostático de bolsa seca puede realizar una operación continua automática, pero solo puede formar productos con formas simples, como secciones transversales cuadradas, redondas y tubulares. El prensado isostático puede producir un cuerpo verde uniforme y denso con una pequeña contracción por cocción y una contracción uniforme en todas las direcciones. Sin embargo, el equipo es complejo y costoso y la eficiencia de producción no es alta. Solo es adecuado para la producción de materiales con requisitos especiales. .
El proceso de moldeo con lechada es similar al moldeado con cinta. La diferencia es que el proceso de moldeo incluye un proceso de deshidratación física y un proceso de coagulación química. La deshidratación física pasa a través de los capilares. del molde de yeso poroso Elimina la humedad de la lechada. El proceso de coagulación química se debe a que el Ca2+ generado por la disolución de CaSO4 en la superficie del molde de yeso aumenta la fuerza iónica de la lechada, provocando la floculación de la lechada.
Bajo la acción de la deshidratación física y la coagulación química, las partículas de polvo cerámico se depositan y forman en la pared del molde de yeso. El moldeo por inyección en suspensión es adecuado para preparar moldes de formas complejas, piezas cerámicas grandes, pero la calidad del cuerpo, incluida la forma, la densidad, la resistencia, etc., requiere mucha mano de obra y no es adecuada para operaciones automatizadas.
Fundición a presión en caliente
La fundición a presión en caliente consiste en mezclar polvo cerámico y aglutinante (parafina) a una temperatura relativamente alta (60 ~ 100 ℃) para obtener una suspensión para la fundición a presión en caliente. La suspensión actúa sobre el aire comprimido Inyectar en el molde de metal, mantener bajo presión y enfriar, y desmoldar para obtener un blanco de cera. El blanco de cera se desparafina bajo la protección de un polvo inerte para obtener un blanco, que luego se sinteriza a alta temperatura para convertirse en porcelana. lapso>
El cuerpo verde formado por fundición a presión en caliente tiene dimensiones precisas, estructura interna uniforme, pequeño desgaste del molde, alta eficiencia de producción y es adecuado para diversas materias primas. Las temperaturas de la suspensión de cera y del molde deben controlarse estrictamente; de lo contrario, se producirá un llenado insuficiente o deformación, por lo que no es adecuado para fabricar piezas grandes. Al mismo tiempo, el proceso de cocción en dos pasos es más complicado y consume más. energía.
La fundición en cinta consiste en mezclar completamente el polvo cerámico con una gran cantidad de aglutinantes orgánicos, plastificantes, dispersantes, etc. para obtener una lechada viscosa fluida y agregar la lechada.En la tolva de la máquina de fundición, el espesor se controla mediante un raspador y fluye hacia la cinta transportadora a través de la boquilla de alimentación. Después del secado, se obtiene la base de la película.
Este proceso es adecuado para preparar materiales de película delgada. Para obtener una mejor flexibilidad, se agrega una gran cantidad de materia orgánica, lo que requiere un control estricto de los parámetros del proceso. De lo contrario, fácilmente causará descamación, rayas, baja resistencia de la película o dificultad para despegarse y otros defectos. La materia orgánica utilizada es tóxica y causará contaminación ambiental. Se deben utilizar sistemas no tóxicos o menos tóxicos tanto como sea posible para reducir la contaminación ambiental.
Moldeo por inyección de gel
La tecnología de moldeo por inyección de gel es un nuevo proceso de creación rápida de prototipos coloidales inventado por primera vez por investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge a principios de la década de 1990. Su esencia es el uso de soluciones de monómeros orgánicos que se polimerizan en fuertes geles de polímero-solvente unidos lateralmente.
La suspensión formada al disolver el polvo cerámico en una solución de monómeros orgánicos se vierte en el molde y la mezcla de monómeros se polimeriza para formar una parte gelificada. Dado que sólo del 10% al 20% (fracción de masa) del polímero-disolvente conectado transversalmente) polímero, por lo tanto, el disolvente en el componente del gel se puede eliminar fácilmente mediante una etapa de secado. Al mismo tiempo, debido a las conexiones laterales del polímero, el polímero no puede migrar con el disolvente durante el proceso de secado.
Este método se puede utilizar para fabricar piezas cerámicas monofásicas y compuestas. Puede formar piezas cerámicas con formas complejas y dimensiones casi netas. Su resistencia en verde es tan alta como 20~30Mpa y Se puede volver a moldear. El principal problema de este método es que la tasa de contracción del cuerpo del embrión es relativamente alta durante el proceso de densificación, lo que puede provocar fácilmente la deformación del cuerpo del embrión; algunos monómeros orgánicos tienen una polimerización inhibida por el oxígeno, lo que provoca que la superficie se descama y se desprenda; Debido al proceso de polimerización de monómeros orgánicos inducido por la temperatura, el gradiente de temperatura conduce a la existencia de tensión interna, lo que hace que el cuerpo verde se rompa, etc.
Moldeo por inyección de solidificación directa
Moldeo por inyección de solidificación directaEl moldeo es una tecnología de moldeo desarrollada por el Instituto Federal de Tecnología de Zurich: agua solvente, polvo cerámico y Los aditivos orgánicos se mezclan completamente para formar una suspensión electrostáticamente estable, de baja viscosidad y con alto contenido de sólidos., agregando productos químicos que cambian el pH de la suspensión o aumentando la concentración de electrolitos, y luego inyectando la suspensión en un molde no poroso.
Controlar el progreso de las reacciones químicas durante el proceso. La reacción avanza lentamente antes del moldeo por inyección y la suspensión mantiene una baja viscosidad. Después del moldeo por inyección, la reacción avanza más rápido y la suspensión se solidifica, convirtiendo la suspensión fluida en un cuerpo sólido. El cuerpo verde obtenido tiene buenas propiedades mecánicas y la resistencia puede alcanzar los 5 kPa. Después de desmoldar, secar y sinterizar el cuerpo verde, se forman las piezas cerámicas con la forma requerida.
Sus ventajas son que no requiere o solo una pequeña cantidad de aditivos orgánicos (menos del 1%), no es necesario desengrasar la carrocería, la densidad de la carrocería es uniforme y la densidad relativa es alta (55% ~ 70%), puede formar piezas cerámicas de gran tamaño y formas complejas. Su desventaja es que los aditivos son caros y generalmente se libera gas durante la reacción.
El moldeo por inyección se ha utilizado durante mucho tiempo en el moldeo de productos plásticos y en el moldeo de moldes metálicos. Este proceso utiliza el curado a baja temperatura de materia orgánica termoplástica o el curado a alta temperatura de materia orgánica termoestable. El polvo y el portador orgánico se mezclan en un equipo de mezcla especial y luego se inyectan en el molde a alta presión (de decenas a cientos de MPa). . Debido a la alta presión de moldeo, el cuerpo verde resultante tiene dimensiones precisas, gran suavidad y estructura densa. El uso de equipos de moldeo especializados mejora en gran medida la eficiencia de la producción;
El proceso de moldeo por inyección se ha aplicado al moldeo de piezas cerámicas desde finales de los años 1970 y principios de los 1980. Este proceso logra el moldeo plástico de materiales infértiles añadiendo una gran cantidad de materia orgánica. a cerámica Un tipo común de proceso de moldeado de plástico. En la tecnología de moldeo por inyección, además de utilizar materia orgánica termoplástica (como polietileno, poliestireno), materia orgánica termoestable (como resina epoxi, resina fenólica) o polímero soluble en agua como aglutinante principal, una cierta cantidad de proceso Se utilizan ayudas tales como plastificantes, lubricantes y agentes de acoplamiento para mejorar la fluidez de la suspensión de inyección cerámica y garantizar la calidad del cuerpo moldeado por inyección.
El proceso de moldeo por inyección tiene las ventajas de un alto grado de automatización y un tamaño preciso del cuerpo moldeado. Sin embargo, el cuerpo verde de las piezas cerámicas moldeadas por inyección contiene hasta un 50% en volumen de materia orgánica. Se necesita mucho tiempo para eliminar esta materia orgánica durante el proceso de sinterización posterior, incluso de varios días a decenas de días, y es fácil de eliminar. causar defectos de calidad.
Moldeo por inyección coloidal
Para resolver el problema de lo orgánico materia en el proceso tradicional de moldeo por inyección Debido a problemas como grandes cantidades de adición y dificultad para solucionar problemas, la Universidad de Tsinghua propuso creativamente un nuevo proceso de moldeo por inyección coloidal para cerámica, desarrolló de forma independiente un prototipo de moldeo por inyección coloidal y realizó el moldeo por inyección de lodos cerámicos estériles. . lapso>
La idea básica es combinar el moldeo coloidal con el moldeo por inyección, utilizando equipos de inyección patentados y la nueva tecnología de solidificación proporcionada por el proceso de moldeo por solidificación coloidal in situ. Este nuevo proceso no utiliza más del 4% en peso de materia orgánica. Utiliza una pequeña cantidad de monómeros orgánicos o compuestos orgánicos en una suspensión a base de agua para inducir rápidamente la polimerización de monómeros orgánicos para formar huesos de red orgánica después de ser inyectados en el molde. .El marco envuelve uniformemente el polvo cerámico en él, lo que no solo acorta en gran medida el tiempo de desaglutinación, sino que también reduce en gran medida la posibilidad de grietas por desaglutinación.
Existe una gran diferencia entre el moldeo por inyección y el moldeo coloidal de cerámica. La principal diferencia es que el primero pertenece a la categoría de moldeo de plástico, mientras que el segundo pertenece al moldeo en suspensión, es decir, el lodo no tiene plasticidad y es un material estéril. El moldeo coloidal no puede utilizar las ideas tradicionales de moldeo por inyección de cerámica porque la suspensión no tiene plasticidad. Si el moldeo coloidal se combina con el moldeo por inyección, la nueva tecnología de solidificación proporcionada por equipos de inyección patentados y el proceso de moldeo coloidal in situ se puede utilizar para lograr el moldeo por inyección coloidal de materiales cerámicos.
El nuevo proceso de moldeo por inyección coloidal de cerámica es diferente tanto del moldeo coloidal general como del moldeo por inyección tradicional. Tiene las ventajas de la solidificación coloidal in situ y una buena uniformidad del cuerpo verde. características de bajo contenido orgánico y la ventaja de la alta automatización del moldeo por inyección, es el moldeo coloidalUna sublimación cualitativa de la artesanía se convertirá en la esperanza para la industrialización de la cerámica de alta tecnología.
