陶瓷成型技术

陶瓷成型技术是形成陶瓷的方法,用于从茶壶到工程陶瓷(例如计算机部件)制造日常餐具。陶器技术包括陶轮,滑模铸造和其他许多方法。

在许多技术领域中需要将陶瓷原料的粉末形成复杂形状的方法。例如,需要这种方法来由陶瓷原料的粉末生产高级的高温结构部件,例如热机部件,换热器等。通过此生产操作生产的典型零件包括由不锈钢,青铜制成的叶轮,复杂的切削工具,塑料模具等。使用的典型材料是:木材,金属,水,灰泥,环氧树脂和STL,二氧化硅和氧化锆。

为了提供具有尺寸稳定性,表面质量,密度和均匀性的工具,该生产操作是众所周知的。例如,在粉浆浇铸过程中,铸件的原材料浓度高,添加剂很少,这提高了均匀性。而且,石膏模具从浇注的泥浆中吸水以压实并在模具表面形成铸件。这形成了密集的铸型。

滑铸
有许多制造陶瓷的成型技术,但其中一个例子是流延成型。在此处将泥浆或液态粘土倒入石膏模具中。泥浆中的水被抽入石膏模具的壁中,留下一层内层的固体黏土,该黏土很快硬化。当干燥时,然后也可以除去固体粘土。浆液浇铸中使用的浆液通常与一种物质液化,从而减少了额外的水以软化浆液的需求。这样可以防止在一块含有大量水的物品变干时发生过度收缩。

压铸法在浇铸高纯陶瓷原料中比在其他陶瓷浇铸技术(例如液压浇铸)中提供了优异的表面质量,密度和均匀性,因为浇铸零件是高浓度的陶瓷原料,几乎没有添加剂。泥浆是将细原料粉末在液体(例如水或酒精)中与少量辅助材料(例如分散剂,表面活性剂和粘合剂)的悬浮液。陶器浇铸技术采用石膏块或烧瓶模具。石膏模具从浇注的泥浆中吸水以压实并在模具表面形成铸件。这形成了致密的铸件,消除了有害的气隙,并使最终的烧结过程中的收缩最小化。

添加剂制造
对于少量复杂形状的生产,增材制造(AM)是一种有效的方法,并且是大量研究与开发的主题。与聚合材料的增材制造不同,由于材料加工的挑战,陶瓷增材制造的范围仍然十分有限。用于陶瓷增材制造的市售设备主要依靠粉末的逐层烧结,并且很少具有成本效益。然而,加工陶瓷制品的困难意味着,在产量太低而无法有效地生产用于模铸法的模具的情况下,增材制造技术可能很有吸引力。特别是使用包括立体光刻技术在内的先陶瓷聚合物对陶瓷进行增材制造,然后进行热解,生成聚合物衍生的陶瓷,

陶瓷壳铸造
目前,金属零件行业将使用二氧化硅,氧化锆和其他耐火材料的陶瓷壳铸造技术用于“网铸”,以形成用于熔融金属铸造的精密壳模。该技术涉及连续的湿浸和干粉涂层或灰泥,以建立模具壳层。壳体铸造法通常以尺寸稳定性而著称,并用于航空航天和熔融金属铸造中的其他工业的许多网铸工艺中。自动化设施在树木,大型泥浆混合机和流化粉床上使用多种蜡样进行自动浸渍。

技术陶瓷
当从准备加工的干粉中形成工业陶瓷材料时,形成所需形状的方法取决于材料的制备方法以及所要形成的零件的尺寸和形状。为干粉成型准备的材料通常是通过在机械或液压粉末压制机中进行“干式”压制成型的,机械或液压压粉机是根据所需的力和粉末填充深度选择的。干粉自动排入模具中的非挠性钢或碳化钨嵌件中,然后打孔,然后将粉末压实成模具形状。如果零件较大且无法传递压力以实现均匀的压制密度,则可以使用等静压。等静压时,粉末呈柔韧性膜状,可作为模具,形成压粉的形状和大小。等静压机可以是高速,高输出类型的自动压机,用于诸如火花塞或喷砂嘴的陶瓷绝缘子之类的零件,也可以是运行速度较慢的“湿袋”压机,这些压机在操作中更为手动,但特别适用于大型可加工坯件或将在二次加工中切割或以其他方式形成最终形状的坯料。

如果需要长径比非常大的工业陶瓷零件,则可以使用挤出。陶瓷挤出机有两种类型,一种是活塞型的,具有液压推动柱塞的液压,该柱塞又推动陶瓷通过加载的料筒到达形成挤出物的模具,并穿过形成挤出物的模具。第二种类型的挤出机是螺杆或螺旋钻,其中螺杆旋转迫使材料进入并通过模具,该模具再次使零件成形。在两种类型的挤压中,原材料都必须被塑化,以允许并诱导过程中的材料流动。

复杂的技术陶瓷零件通常使用注模工艺或“热蜡模制”形成。两者都依赖于热敏增塑剂,以使材料流入模具。然后将零件快速冷却以从模具中取出。陶瓷注射成型非常类似于使用各种聚合物进行塑化的塑料注射成型。热蜡成型主要使用石蜡。

其他技巧
还有几种传统的手工制作技术,例如捏,软板,硬板和线圈构造。

其他技术包括将动物纤维或人造羊毛纤维穿过纸粘土泥浆,以形成一层材料。可以将结果包裹在表格上或切割,干燥,然后再与液体和柔软的纸质粘土连接。

当形成非常薄的陶瓷材料片时,通常使用“胶带铸造”。这涉及将浆液(其中包含聚合物“粘合剂”以赋予强度)倒在移动的传送带上,然后将其通过固定的“医生刀片”下方以调节厚度。然后将移动的滑片风干,将由此形成的“胶带”从载带上剥下,切成矩形,然后进行进一步处理。可以堆叠多达100个带层,与导电金属粉末层交替排列。然后将它们烧结(“烧制”)以除去聚合物,从而制成“多层”电容器,传感器等。据美国陶瓷协会的DW Richerson称,每天制造这种电容器的数量超过十亿。

凝胶浇铸是用于制造工程陶瓷的另一种技术。