Neh pêvajoyên qalibkirina rastîn ên seramîkên zirkonyayê

Neh pêvajoyên qalibkirina rastîn ên seramîkên zirkonyayê
Pêvajoya qalibkirinê di tevahiya pêvajoya amadekirina materyalên seramîk de roleke girêdanê dilîze, û mifteya misogerkirina pêbaweriya performansê û dubarekirina hilberînê ya materyal û pêkhateyên seramîk e.
Bi pêşketina civakê re, rêbaza destçêkirinê ya kevneşopî, rêbaza çêkirina çerxê, rêbaza grouting û hwd. yên seramîkên kevneşopî êdî nikarin pêdiviyên civaka nûjen ji bo hilberîn û rafinekirinê bicîh bînin, ji ber vê yekê pêvajoyek nû ya qalibkirinê çêbû. Materyalên seramîk ên nazik ên ZrO2 bi berfirehî di 9 celebên pêvajoyên qalibkirinê yên jêrîn de têne bikar anîn (2 celebên rêbazên hişk û 7 celebên rêbazên şil):

1. Qalibkirina hişk

1.1 Pêçandina hişk

Preskirina hişk zextê bikar tîne da ku toza seramîk bi şêweyekî diyarkirî ya laş bipêçe. Esasê wê ev e ku di bin bandora hêza derve de, perçeyên tozê di qalibê de nêzîkî hev dibin û bi xişandina navxweyî ve bi zexmî têne hev kirin da ku şêweyekî diyarkirî biparêzin. Xeletiya sereke ya di laşên kesk ên bi xişandina hişk de şikestina avê ye, ku ji ber xişandina navxweyî ya di navbera tozan de û xişandina di navbera tozan û dîwarê qalibê de çêdibe, ku dibe sedema windabûna zextê di hundurê laş de.

Awantajên pêlkirina hişk ev in ku mezinahiya laşê kesk rast e, operasyon hêsan e, û pêkanîna operasyona mekanîkî hêsan e; naveroka şilbûn û girêdanê di pêlkirina hişk a kesk de kêmtir e, û piçûkbûna hişkkirin û firandinê piçûk e. Ew bi giranî ji bo çêkirina hilberên bi şeklên hêsan tê bikar anîn, û rêjeya aliyan piçûk e. Zêdebûna lêçûna hilberînê ya ji ber lixwebûna qalibê dezavantaja pêlkirina hişk e.

1.2 Pêlkirina îzostatîk

Preskirina îzostatîk rêbazeke taybet a şekildanê ye ku li ser bingeha preskirina hişk a kevneşopî hatiye pêşxistin. Ew zexta veguhestina şilavê bikar tîne da ku zextê bi awayekî wekhev li ser toza di hundurê qalibê elastîk de ji her alî ve bicîh bîne. Ji ber yekrengiya zexta navxweyî ya şilavê, toz di her alî de heman zextê hildigire, ji ber vê yekê cûdahiya di tîrbûna laşê kesk de dikare were asteng kirin.

Preskirina îzostatîk du beş dibe: Preskirina îzostatîk a kîsika şil û preskirina îzostatîk a kîsika hişk. Preskirina îzostatîk a kîsika şil dikare berhemên bi şiklên tevlihev çêbike, lê ew tenê dikare bi navber bixebite. Preskirina îzostatîk a kîsika hişk dikare xebata otomatîk a domdar pêk bîne, lê tenê dikare berhemên bi şiklên hêsan ên wekî çargoşe, gilover û lûleyî çêbike. Preskirina îzostatîk dikare laşek kesk a yekreng û tîr bi dest bixe, bi piçûkbûna agirkujiyê ya piçûk û piçûkbûna yekreng di hemî aliyan de, lê alav tevlihev û biha ne, û karîgeriya hilberînê ne zêde ye, û ew tenê ji bo hilberîna materyalên bi hewcedariyên taybetî guncan e.

2. Avakirina şil

2.1 Çîmentokirin
Pêvajoya qalibkirina groutingê dişibihe qalibkirina bantê, cudahî ew e ku pêvajoya qalibkirinê pêvajoya zuhakirina fizîkî û pêvajoya koagulasyona kîmyewî dihewîne. Zuhakirina fizîkî ava di nav şilavê de bi rêya çalakiya kapîlar a qalibê gypsumê ya poroz dûr dixe. Ca2+ ku ji ber helandina rûyê CaSO4 çêdibe, hêza îyonîk a şilavê zêde dike, di encamê de şilav dibe flokulasyon.
Di bin bandora zuhabûna fîzîkî û koagulasyona kîmyewî de, perçeyên toza seramîk li ser dîwarê qalibê gipsê têne danîn. Grouting ji bo amadekirina perçeyên seramîk ên mezin ên bi şeklên tevlihev guncaw e, lê kalîteya laşê kesk, tevî şekil, tîrbûn, hêz û hwd., nebaş e, şiddeta keda karkeran zêde ye, û ji bo operasyonên otomatîk ne guncaw e.

2.2 Derxistina germ
Qalibkirina germ ew e ku toza seramîk bi madeyê girêdanê (parafîn) re di germahiyek nisbeten bilind (60~100℃) de têkel dibe da ku şileya ji bo qalibkirina germ were bidestxistin. Şileya di bin bandora hewaya pêçayî de tê şandin nav qalibê metalî û zext tê parastin. Piştî sarkirinê, ji qalibê tê derxistin da ku valahiyek mûmî were bidestxistin, valahiya mûmî di bin parastina tozek bêbandor de tê paqijkirin da ku laşek kesk were bidestxistin, û laşê kesk di germahiyek bilind de tê sinterkirin da ku bibe porselen.

Laşê kesk ê ku bi rijandina qalibê germ çêdibe xwedî pîvanên rast, avahiyek navxweyî ya yekreng, xitimîna qalibê kêmtir û karîgeriya hilberînê ya bilind e, û ji bo cûrbecûr madeyên xav minasib e. Pêdivî ye ku germahiya şileya mûmê û qalibê bi hişkî were kontrol kirin, wekî din ew ê bibe sedema kêmderzîkirin an deformasyonê, ji ber vê yekê ew ji bo çêkirina perçeyên mezin ne minasib e, û pêvajoya şewitandina du-gavî tevlihev e û xerckirina enerjiyê zêde ye.

2.3 Rijandina teypê
Avêtina teypê ew e ku toza seramîk bi mîqdarek mezin ji madeyên girêdanê yên organîk, plastîker, belavker û hwd. re bi tevahî têkel bibe da ku şilekek viskoz a herikbar were bidestxistin, şilekê li hencereya makîneya avêtinê were zêdekirin, û stûriyê bi karanîna xêzikekê were kontrol kirin. Ew bi rêya nozula xwarinê ber bi kembera veguhastinê ve diherike, û piştî zuwabûnê fîlma vala tê bidestxistin.

Ev pêvajo ji bo amadekirina materyalên fîlmê guncaw e. Ji bo ku nermbûnek çêtir bi dest bixin, gelek madeya organîk tê zêdekirin, û pêdivî ye ku parametreyên pêvajoyê bi hişkî werin kontrol kirin, wekî din ew ê bi hêsanî bibe sedema kêmasiyên wekî qelişîn, xêz, hêza fîlmê ya kêm an jî qelişîna dijwar. Madeya organîk a ku tê bikar anîn jehrîn e û dê bibe sedema qirêjiya jîngehê, û divê pergalek ne-jehrîn an kêmtir jehrîn bi qasî ku pêkan be were bikar anîn da ku qirêjiya jîngehê kêm bike.

2.4 Qalibkirina derzîkirina jelê
Teknolojiya qalibkirina derzîkirina jelê pêvajoyek prototîpkirina bilez a koloîdî ya nû ye ku yekem car di destpêka salên 1990-an de ji hêla lêkolînerên Laboratuwara Neteweyî ya Oak Ridge ve hatî îcadkirin. Di bingeha wê de karanîna çareseriyên monomerên organîk heye ku polîmerîze dibin jelên polîmer-çareser ên bi hêza bilind, bi alî ve girêdayî.

Şilek ji toza seramîk ku di çareseriyek monomerên organîk de tê çareserkirin, tê avêtin nav qalibekê û têkeliya monomeran polîmer dibe û beşek jelî çêdike. Ji ber ku polîmer-çareservanê ku bi alî ve girêdayî ye tenê %10-20 (fraksiyona girseyî) polîmer dihewîne, bi gaveke zuwakirinê rakirina çareservanê ji beşa jel hêsan e. Di heman demê de, ji ber girêdana alî ya polîmeran, polîmer di dema pêvajoya zuwakirinê de nikarin bi çareservanê re koç bikin.

Ev rêbaz dikare ji bo çêkirina perçeyên seramîk ên yek-qonax û kompozît were bikar anîn, ku dikarin perçeyên seramîk ên bi şiklê tevlihev, bi qasî torê çêkin, û hêza wê ya kesk bi qasî 20-30Mpa an jî zêdetir e, ku dikarin ji nû ve werin hilberandin. Pirsgirêka sereke ya vê rêbazê ev e ku rêjeya piçûkbûna laşê embrîyoyê di dema pêvajoya dendikbûnê de nisbeten bilind e, ku bi hêsanî dibe sedema deformasyona laşê embrîyoyê; hin monomerên organîk astengkirina oksîjenê hene, ku dibe sedema qelişîn û ketina rûyê wê; ji ber pêvajoya polîmerîzasyona monomerên organîk a bi germahiyê ve girêdayî, dibe sedema şikestina germahiyê dibe sedema hebûna stresa navxweyî, ku dibe sedema şikestina valahiyan û hwd.

2.5 Qalibkirina derzîkirinê ya rasterast a hişkbûnê
Qalibkirina rasterast a bi derzîkirina hişkbûnê teknolojiyeke qalibkirinê ye ku ji hêla ETH Zurich ve hatiye pêşve xistin: ava çareserker, toza seramîk û lêzêdekirinên organîk bi tevahî têne tevlihevkirin da ku şileya elektrostatîkî ya aram, viskozîteya kêm û naveroka hişk a bilind çêbikin, ku dikare bi zêdekirina pH-ya şileyê an kîmyewîyên ku konsantrasyona elektrolîtê zêde dikin were guhertin, dûv re şileya nav qalibek ne-por tê derzîkirin.

Di dema pêvajoyê de pêşveçûna reaksiyonên kîmyewî kontrol bikin. Beriya qalibkirina derzîkirinê reaksiyon hêdî hêdî tê kirin, vîskozîteya şilavê kêm tê girtin, û piştî qalibkirina derzîkirinê reaksiyon leztir dibe, şilav hişk dibe, û şilava şile vediguhere laşek hişk. Laşê kesk ê ku tê bidestxistin xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên baş e û hêz dikare bigihîje 5kPa. Laşê kesk ji qalibê tê derxistin, zuwa dibe û sinter dibe da ku perçeyek seramîk a bi şiklê xwestî çêbibe.

Awantajên wê ev in ku pêdivî bi mîqdarek hindik ji lêzêdekirinên organîk nîne an jî tenê pêdivî bi mîqdarek hindik (kêmtir ji 1%) heye, laşê kesk ne hewce ye ku rûn were paqijkirin, dendika laşê kesk yekreng e, dendika nisbî bilind e (%55~%70), û ew dikare perçeyên seramîk ên mezin û bi şiklên tevlihev çêbike. Dezavantaja wê ev e ku lêzêdekirin biha ne, û bi gelemperî di dema reaksiyonê de gaz derdikeve.

2.6 Qalibkirina derzîkirinê
Qalibkirina derzîkirinê demek dirêj e di qalibkirina berhemên plastîk û qalibkirina qalibên metal de tê bikar anîn. Ev pêvajo qalibkirina organîkên termoplastîk di germahiya nizm de an jî qalibkirina organîkên termoset di germahiya bilind de bikar tîne. Toz û hilgirê organîk di amûrek tevlihevkirinê ya taybetî de têne tevlihev kirin, û dûv re di bin zexta bilind (deh heta sedan MPa) de têne derzî kirin nav qalibê. Ji ber zexta qalibkirinê ya mezin, valahiyên ku têne bidestxistin xwedî pîvanên rast, nermbûnek bilind û avahiyek kompakt in; karanîna amûrên qalibkirinê yên taybetî karîgeriya hilberînê pir zêde dike.

Di dawiya salên 1970an û destpêka salên 1980an de, pêvajoya qalibkirina derzîkirinê ji bo qalibkirina perçeyên seramîk hate sepandin. Ev pêvajo bi zêdekirina mîqdarek mezin ji madeyên organîk, ku pêvajoyek qalibkirina plastîk a seramîk a hevpar e, qalibkirina plastîk a materyalên bêber pêk tîne. Di teknolojiya qalibkirina derzîkirinê de, ji bilî karanîna organîkên termoplastîk (wek polîetîlen, polîstîren), organîkên germoset (wek rezîna epoksî, rezîna fenolîk), an polîmerên di avê de çareserker wekî girêdana sereke, pêdivî ye ku hin mîqdarên alîkarên pêvajoyê yên wekî plastîkîzer, rûn û ajanên girêdanê werin zêdekirin da ku şilbûna rawestandina derzîkirina seramîk baştir bikin û kalîteya laşê qalibkirî ya derzîkirinê misoger bikin.

Pêvajoya qalibkirina derzîkirinê xwedî avantajên pileya bilind a otomasyonê û mezinahiya rast a valahîya qalibkirinê ye. Lêbelê, naveroka organîk di laşê kesk ê perçeyên seramîk ên bi qalibkirina derzîkirinê de digihîje %50vol. Di pêvajoya sinterkirinê ya paşê de ji bo rakirina van madeyên organîk demek dirêj digire, hetta çend roj heta dehan rojan, û hêsan e ku kêmasiyên kalîteyê çêbibin.

2.7 Qalibkirina derzîkirina koloidî
Ji bo çareserkirina pirsgirêkên mîqdara zêde ya madeya organîk a lêzêdekirî û dijwarbûna jiholêrakirina dijwarîyên di pêvajoya qalibkirina derzîkirinê ya kevneşopî de, Zanîngeha Tsinghua bi afirînerî pêvajoyek nû ji bo qalibkirina derzîkirina koloidî ya seramîkan pêşniyar kir, û bi serbixwe prototîpek qalibkirina derzîkirina koloidî pêşxist da ku derzîkirina şilava seramîk a bêber pêk bîne.

Fikra bingehîn ew e ku qalibkirina koloidî bi qalibkirina derzîkirinê re were hevber kirin, bi karanîna alavên derzîkirinê yên taybet û teknolojiya nû ya saxkirinê ya ku ji hêla pêvajoya qalibkirina hişkkirina di cîh de ya koloidî ve tê peyda kirin. Ev pêvajoya nû kêmtir ji %4wt. madeya organîk bikar tîne. Mîqdarek piçûk ji monomerên organîk an jî pêkhateyên organîk di nav rawestandina bingeha avê de tê bikar anîn da ku piştî derzîkirina nav qalibê, polîmerîzasyona monomerên organîk bi lez were teşwîq kirin da ku îskeletek tora organîk çêbibe, ku toza seramîk bi rengek wekhev dipêçe. Di nav wan de, ne tenê dema degumkirinê pir kurt dibe, lê di heman demê de îhtîmala şikestina degumkirinê jî pir kêm dibe.

Cûdahiyek mezin di navbera qalibkirina derzîkirinê ya seramîk û qalibkirina koloîdî de heye. Cûdahiya sereke ew e ku ya berê aîdî kategoriya qalibkirina plastîk e, û ya paşîn aîdî qalibkirina şilavê ye, ango şilav plastîkbûnek tune ye û madeyek bêber e. Ji ber ku şilav di qalibkirina koloîdî de plastîkbûnek tune ye, fikra kevneşopî ya qalibkirina derzîkirina seramîk nayê pejirandin. Ger qalibkirina koloîdî bi qalibkirina derzîkirinê re were hev kirin, qalibkirina derzîkirina koloîdî ya materyalên seramîk bi karanîna alavên derzîkirinê yên xwedan taybetmendî û teknolojiya nû ya saxkirinê ya ku ji hêla pêvajoya qalibkirina di cîh de ya koloîdî ve tê peyda kirin, tê pêkanîn.

Pêvajoya nû ya qalibkirina koloîdî ya seramîkan ji qalibkirina koloîdî ya gelemperî û qalibkirina derzîkirina kevneşopî cuda ye. Avantaja pileya bilind a otomatîkkirina qalibkirinê ew e ku pêvajoya qalibkirina koloîdî sublimasyoneke kalîteyî heye, ku dê bibe hêviya pîşesazîkirina seramîkên teknolojiya bilind.