세라믹 성형 기술

세라믹 성형 기술은 주전자에서 컴퓨터 부품과 같은 엔지니어링 세라믹에 이르기까지 일상적인 식기를 만드는 데 사용되는 세라믹을 형성하는 방법입니다. 도자기 기술에는 도공의 바퀴, 미끄러짐 방지 등이 있습니다.

세라믹 원재료의 분말을 복잡한 형상으로 형성하는 방법은 많은 기술 분야에서 바람직하다. 예를 들어, 이러한 방법은 세라믹 원료의 분말로부터 열 엔진 부품, 복 열기 등과 같은 고급 고온 구조 부품을 제조하기 위해 요구된다. 이 생산 작업으로 생산되는 일반적인 부품에는 스테인리스 스틸, 청동, 복합 절삭 공구, 플라스틱 금형 공구 등으로 만들어진 임펠러가 포함됩니다. 사용되는 일반적인 재료는 목재, 금속, 물, 석고, 에폭시 및 STL, 실리카 및 지르코니아입니다.

이 생산 공정은 치수 안정성, 표면 품질, 밀도 및 균일 성을 가진 공구를 제공하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 예를 들어, 슬립 캐스팅 공정에서 캐스트 부품은 첨가제가 거의없는 고농도의 원료이며, 이는 균일 성을 향상시킨다. 또한, 석고 몰드는 쏟아진 슬립에서 물을 끌어와 몰드 표면에 주조물을 압축하여 형성합니다. 이것은 조밀 한 캐스트를 형성합니다.

슬립 캐스팅
세라믹을 만드는 많은 성형 기술이 있지만 한 가지 예는 슬립 캐스팅입니다. 이곳은 슬립 또는 액체 점토가 석고 틀에 부어지는 곳입니다. 슬립의 물은 석고 몰드의 벽으로 유입되어 고체 점토의 내부 층을 남기고 빠르게 경화됩니다. 건조되면, 고체 점토도 제거 될 수있다. 슬립 캐스팅에 사용되는 슬립은 종종 슬립을 부드럽게하기 위해 추가적인 물의 필요성을 감소시키는 물질로 액화된다; 이것은 많은 물을 함유 한 조각이 건조 될 때 발생하는 과도한 수축을 방지합니다.

슬립-캐스팅 방법은 주조 부품이 첨가제가 적은 고농도의 세라믹 원료이기 때문에 유압 주조와 같은 다른 세라믹 주조 기술보다 고순도 세라믹 원료를 주조 할 때 우수한 표면 품질, 밀도 및 균일 성을 제공합니다. 슬립은 분산제, 계면 활성제 및 결합제와 같은 소량의 2 차 재료를 갖는 물 또는 알코올과 같은 액체 중 미세 원료 분말의 현탁액이다. 도자기 슬립 캐스팅 기술은 플라스터 블록 또는 플라스크 몰드를 사용합니다. 석고 몰드는 쏟아진 슬립에서 물을 끌어와 몰드 표면에 주조물을 압축하여 형성합니다. 이는 최종 소결 공정에서 유해한 에어 갭을 제거하고 수축을 최소화하는 조밀 한 캐스트를 형성합니다.

첨가제 제조
소량으로 복잡한 형상을 생산하는 경우 적층 가공 (AM)은 효과적인 접근 방식을 나타내며 상당한 연구 개발의 주제입니다. 폴리머 재료의 적층 제조와 달리, 세라믹의 AM 범위는 재료 가공 문제로 인해 상당히 제한적입니다. 세라믹의 AM을 위해 상업적으로 이용 가능한 장비는 대부분 분말의 층별 소결에 의존하며 거의 비용 효과적이지 않다. 그러나, 세라믹 제품을 가공하는데 어려움이 있다는 것은 AM 기술이 생산량이 너무 적어서 슬립 캐스팅 방법을위한 몰드를 실제로 생산할 수없는 상황에서 매력적일 수 있음을 의미한다. 특히 입체 석판 법 (stereolithography)을 포함하는 기술을 사용하는 프리 세라믹 폴리머로부터 세라믹의 적층 제조, 폴리머 열분해 세라믹,

세라믹 쉘 캐스팅
실리카, 지르코니아 및 기타 내화 재료를 사용하는 세라믹 쉘 캐스팅 기술은 현재 ‘넷 캐스팅’을 위해 금속 부품 산업에서 사용되고 있으며, 용융 금속 캐스팅을위한 정밀 쉘 몰드를 형성합니다. 이 기술은 몰드 쉘 층을 형성하기 위해 연속적인 습식 침지 및 건조 분말 코팅 또는 치장 벽토를 포함한다. 쉘 캐스팅 방법은 일반적으로 치수 안정성으로 알려져 있으며, 용융 금속 주조의 항공 우주 및 기타 산업을위한 많은 네트 캐스팅 공정에 사용됩니다. 자동화 된 시설은 자동 담그기 위해 나무, 대형 슬러리 믹서 및 유동성 분말 층에 여러 왁스 패턴을 사용합니다.

기술 도자기
가공을 위해 제조 된 건조 분말로부터 기술 세라믹 재료를 형성 할 때, 요구되는 형상으로 형성하는 방법은 재료 제조 방법 및 형성 될 부품의 크기 및 형상에 의존한다. 건식 분말 성형을 위해 제조 된 재료는 필요한 힘 및 분말 충전 깊이를 위해 선택된 기계적 또는 유압식 분말 압축 프레스에서 “건식”프레스에 의해 가장 일반적으로 형성된다. 건조 분말은 다이의 비가 요성 스틸 또는 텅스텐 카바이드 인서트로 자동 배출되고 펀치는 다이의 형태로 분말을 압축합니다. 부품이 크고 균일 한 압축 밀도에 적합하게 압력을 전달할 수없는 경우 등방 압 압축을 사용할 수 있습니다. 아이소 스태틱 방식으로 압축 된 파우더는 몰드 역할을하는 유연한 멤브레인 모양을 취합니다. 압축 된 분말의 형상 및 크기를 형성하는 단계. 등방성 프레스는 스파크 플러그 용 세라믹 절연체 또는 샌드 블라스트 노즐과 같은 부품에 대한 고속, 고출력 유형의 자동 프레스 또는 작동에서 훨씬 수동이지만 특히 가공 가능한 대형 블랭크에 적합한 저속 “습식 백”프레스 일 수 있습니다. 또는 2 차 작업에서 최종 형상으로 절단되거나 달리 형성 될 블랭크.

길이 대 직경 비율이 매우 큰 기술 세라믹 부품이 필요한 경우 압출을 사용할 수 있습니다. 세라믹 압출기에는 두 가지 유형의 세라믹 압출기가 있으며, 하나는 피스톤을 사용하여 유압을 가해 램을 밀어 넣습니다. 램은 로딩 된 재료 실린더를 통해 세라믹을 압출 물로 형성하고 압출 물을 형성합니다. 제 2 유형의 압출기는 스크류 또는 오거 (auger) 유형이며, 스크류는 재료를 다이를 통해 강하게 회전시켜 부품을 다시 성형하는 스크류 또는 오거 타입이다. 두 가지 유형의 압출 모두에서 공정에서 재료의 흐름을 허용하고 유도하기 위해 원료를 가소 화해야합니다.

복잡한 기술 세라믹 부품은 일반적으로 사출 성형 공정 또는 “핫 왁스 성형”을 사용하여 형성됩니다. 두 가지 모두 열에 민감한 가소제를 사용하여 재료가 금형에 유입되도록합니다. 그런 다음 다이에서 제거하기 위해 부품을 빠르게 냉각시킵니다. 세라믹 사출 성형은 가소 화를 위해 다양한 폴리머를 사용하는 플라스틱 사출 성형과 매우 유사합니다. 핫 왁스 성형은 주로 파라핀 왁스를 사용합니다.

다른 기술
핀칭, 소프트 슬래브, 하드 슬래브 및 코일 구성과 같은 몇 가지 전통적인 핸드 빌딩 기술도 있습니다.

다른 기술은 종이 또는 점토 슬립을 통해 동물 또는 인공 울 섬유를 스레딩하여 재료 층을 형성하는 것을 포함합니다. 결과물을 폼에 감거나 절단, 건조 및 나중에 액체 및 연질 종이 점토와 결합 할 수 있습니다.

매우 얇은 세라믹 재료 시트를 형성 할 때, “테이프 캐스팅”이 일반적으로 사용된다. 여기에는 이동 캐리어 벨트에 슬립 (폴리머 “바인더”가 들어있는)을 부어 고정식 “닥터 블레이드”아래로 통과시켜 두께를 조정하는 것이 포함됩니다. 이어서, 이동 슬립을 공기 건조시키고, 이렇게 형성된 “테이프”를 캐리어 벨트로부터 박리하고 직사각형으로 절단하고 추가로 가공한다. 전도성 금속 분말 층과 교대로 100 개의 테이프 층을 쌓을 수 있습니다. 그런 다음 이들을 소결 ( “소성”)하여 폴리머를 제거하여 “다층”커패시터, 센서 등을 만듭니다. 미국 도자기 협회의 DW Richerson에 따르면 이러한 커패시터는 매일 10 억 개 이상이 제조됩니다.

겔 캐스팅은 엔지니어링 세라믹을 만드는 데 사용되는 또 다른 기술입니다.