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陶瓷材料解析【新型陶瓷生產(chǎn)工藝——成型】 |
來源:本網(wǎng)整理 發(fā)布時間:2018/6/25 14:01:14 點擊:1179 |
新型陶瓷的成型技術(shù)與方法對于制品的性能具有重要意義。新型陶瓷成型方法的選擇,應當根據(jù)制品的性能要求、形狀、大小、厚薄、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益等綜合確定。 一、注漿成型法 在傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)中,注漿成型已有200余年歷史。本世紀30年代末開始應用于碳化物、氮化物等新型陶瓷制品的成型。此法適于生產(chǎn)一些形狀復雜且不規(guī)則、外觀尺寸要求不嚴格、壁薄及大型厚胎的制品。 分類: 注漿成型法有空心注漿和實心注漿兩種。為了提高注漿速度和坯體的質(zhì)量,又出現(xiàn)了壓力注漿、離心注漿和真空脫氣注漿等方法。 空心注漿法示意圖 實心注漿法示意圖 工藝流程:配料加水→坯泥→注漿成型→干燥→燒制 工藝特點: 注漿成型工藝簡單,但勞動強度大,生產(chǎn)周期不長,不易實現(xiàn)自動化;且配體燒后的密度小,機械強度差,收縮、變形大,對機械強度、幾何尺寸、電氣性能要求高的新型陶瓷產(chǎn)品,一般不用此法。
二、熱壓鑄成型 熱壓鑄成型是利用含蠟料漿加熱溶化后具有流動性和塑性,冷卻后能在金屬模中凝固成一定形狀的特點來完成的。
工藝流程:配料→預熱→除氣→熱壓鑄機成型→攪拌→石蠟→洗成蠟餅存放→表面活性物質(zhì) 工藝特點: 熱壓鑄成型適用于以礦物原料、氧化物、氮化物等為原料的新型陶瓷成型,尤其對外形復雜、精密度高的中小型制品更為適宜。其成型設(shè)備不復雜,模具磨損小,操作方便,生產(chǎn)效率高。 熱壓鑄成型的缺點是,工序較繁,耗能大,工期長,對于壁薄、大而長的制品不宜采用。
三、干壓成型 干壓成型是將經(jīng)過造粒、流動性好、粒配合適的粉料,裝入模具內(nèi),通過壓機的柱塞施以外加壓力,使粉料壓制成一定形狀的坯體的方法。
干壓成型應注意的問題: (1)成型壓力的大小 干壓成型壓力的大小,取決于坯體的形狀、高度、粘合劑的種類與用量、粉體的流動性、坯體的致密度等。一般來說,若坯體較高、粉料的流動性差、粘合劑少、坯體形狀復雜,則壓力應大些。但也不必太大。 (2)加壓速度與保壓時間 加壓速度與保壓時間對坯體性能有很大影響。如加壓過快、保壓時間過短,坯體中氣體便不易排出。保壓時間短,則壓力還未傳遞到應有的深度,外力就已卸掉,也難以得到較為理想的坯體。加壓速度過慢,保壓時間過長,則生產(chǎn)效率下降。在實際生產(chǎn)中,加壓速度和保壓時間要根據(jù)坯體的大小、厚薄和形狀等具體情況而定。 工藝特點: 干壓成型法工藝簡單,操作方便,宜于大批量生產(chǎn),且周期短、工效高,容易實現(xiàn)機械化自動化生產(chǎn)。由于坯料中含水或其他粘合劑比較少,干壓成型的坯體致密度高,尺寸比較,燒成收縮小,瓷件的機械強度高,電性能也好。干壓成型大量地用于圓形、薄片狀的各種功能陶瓷和電子元件等的生產(chǎn),尤其適于壓制高度為0.3~60mm、直徑5~50mm的簡單形狀的制品。 但是,干壓成型必須具備一定功率的加壓設(shè)備,模具的制作工藝要求較高,成型的坯體結(jié)構(gòu)具有明顯的各向異性,在成瓷燒結(jié)時,側(cè)向收縮特別大,其機械和電性能也較差。另外,它不適用于形狀復雜的陶瓷制品的成型。
四、軋膜成型 軋膜成型是將準備好的陶瓷粉料,拌以一定量的有機粘合劑(如聚乙烯醇等)和溶劑,通過粗軋和精軋成膜片后再進行沖片成型。 工藝流程: 工藝特點: 軋膜成型具有工藝簡單、生產(chǎn)效率高、膜片厚度均勻、生產(chǎn)設(shè)備簡單、粉塵污染小、能成型厚度很薄的膜片等優(yōu)點。但用該法成型的產(chǎn)品干燥收縮和燒成收縮較干壓制品的大。 該法適于生產(chǎn)批量較大的1mm以下的薄片狀產(chǎn)品,在新型陶瓷生產(chǎn)中應用較為普遍。
五、等靜壓成型
等靜壓成型示意圖 等靜壓成型又稱靜水壓成型,它是利用液體介質(zhì)不可壓縮性和均勻傳遞壓力性的一種成型方法。 分類: 等靜壓成型方法可分為冷等靜壓成型和熱等靜壓成型兩種。冷等靜壓成型又分為濕式等靜壓成型和干式等靜壓成型。 (1)濕式等靜壓成型 濕式等靜壓成型是先將配好的坯料裝入塑料或橡膠做成的彈性模具內(nèi),置于高壓容器內(nèi),密封后,注入高壓液體介質(zhì),壓力傳遞至彈性模具對坯料加壓。然后釋放壓力取出模具,并從模具取出成型好的坯件。 (2)干式等靜壓成型 干式等靜壓成型的模具并不都是處于液體之中,是半固定式的,坯料的添加與坯件的取出都是在干燥的狀態(tài)下操作,因此稱為干式等靜壓成型。 干式等靜壓成型模具,兩頭(垂直方向)并不加壓,適于壓制長型、薄壁、管狀產(chǎn)品。為了提高坯體精度和壓制坯料的均勻性,宜采用振動法加料。 工藝特點: 1、適于壓制形狀復雜、大件且細長的新型陶瓷制品。 2、濕式等靜壓容器內(nèi)可同時放入幾個模具,還可壓制不同形狀的坯體。 3、可以任意調(diào)節(jié)成型壓力。 4、壓制的產(chǎn)品質(zhì)量高,燒成收縮小,坯件致密,不易變形。 5、設(shè)備成本高,濕式等靜壓成型不易自動化生產(chǎn),生產(chǎn)效率不高。
六、擠壓成型
擠壓成型示意圖 擠壓成型是將真空煉制的泥料,置于擠制機(擠坯機)內(nèi),只需更換擠制機的機嘴,就能擠壓出各種形狀的坯體。 擠壓成型泥料的性能要求: (1)粉料有足夠的細度和圓潤的外表,以保證必要的流動性。 (2)溶劑、增塑劑等用量要適當,混合要均勻,如用量不當或不均勻,則擠出的坯件易產(chǎn)生扭彎變形。 工藝特點: 擠壓成型適于連續(xù)化批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,環(huán)境污染小,易于自動化操作。但機嘴結(jié)構(gòu)復雜,加工精度要求高,耗泥量大,制品燒成收縮大。
七、注射成型
注射成型示意圖 注射成型是將瓷粉和有機粘結(jié)劑混合后,經(jīng)注射成型機,在130~300℃溫度下將瓷料注射到金屬模腔內(nèi)。待冷卻后,粘結(jié)劑固化,便可取出毛皮而成型。 工藝特點: 注射成型法可以成型形狀復雜的制品,包括壁薄0.6mm、帶側(cè)面型芯孔的復雜零件。毛皮尺寸和燒結(jié)后實際尺寸的度高,尺寸差在1%以內(nèi),而干制成型為±1%~2%,注漿成型法±5%。注射成型工藝周期為10~90s,工藝簡單,成本低,壓坯密度均勻,適于復雜零件的自動化大批量生產(chǎn)。但它是時間比較長(約72~96h),金屬模具費用昂貴,設(shè)計較困難。 注射成型已用于制造陶瓷汽輪機部件(動葉片、靜葉片、燃燒器等)、汽車零件、柴油機零件。本法除用于氧化鋁、碳化硅等陶瓷材料的成型外,還用于粉末冶金零件的制造。
八、流延成型 流延成型又稱帶式澆注法、刮刀法,是一種目前比較成熟的能夠獲得高質(zhì)量、超薄型瓷片的成型方法,已廣泛用于獨石電容器瓷、多層布線瓷、厚膜和薄膜電路基片、氧化鋅抵押壓敏電阻及鐵氧體磁及一片等新型陶瓷的生產(chǎn)。 工藝流程: 工藝特點: 流延成型設(shè)備不太復雜,且工藝穩(wěn)定,可持續(xù)操作,生產(chǎn)效率高,自動化水平高,坯膜性能均勻一致且易于控制。但流延成型的坯料因溶劑和粘合劑等含量高,因此坯體密度小,燒成收縮率有時高達20%~21%。 流延成型法主要用以制取超薄型陶瓷獨石電容器、氧化鋁陶瓷基片等新型陶瓷制品。它為電子元件的微型化,超大規(guī)模集成電路的應用,提供了廣闊的前景。
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