Trockenpressen und isostatisches Pressen von Hochleistungskeramik
Der Rohstoff für Keramikprodukte ist loses Pulvermaterial. Beim Pulverformverfahren werden loses Pulvermaterial oder seine Aggregate durch äußere Krafteinwirkung zu einem Grünkörper oder Produkt mit einer bestimmten Größe und Festigkeit verarbeitet. Beim Formverfahren für Hochleistungskeramik müssen Keramikpulverrohstoffe bis zu einem gewissen Grad verarbeitet werden, um daraus Rohlinge herzustellen, die für bestimmte Formverfahren geeignet sind.
Das Kompressionsformungsverfahren wird auch als Prägeverfahren bezeichnet. Dabei wird dem Pulver zur Granulierung eine kleine Menge Bindemittel hinzugefügt (der Wassergehalt muss bei 4–7 %, sogar bei 1–4 % kontrolliert werden). Anschließend wird das granulierte Pulver in eine Form gegeben (für das Trockenpressen wird im Allgemeinen eine Stahlform verwendet, für das kaltisostatische Pressen eine Gummifolie) und auf einer Druckmaschine gepresst, um einen Grünkörper mit einer bestimmten Form zu bilden.
Die am häufigsten verwendeten Kompressionsformverfahren sind Trockenpressen und isostatisches Pressen. Beim Trockenpressen wird der pulverförmige Rohling mit hohem Druck in die Form gepresst. Das Wesentliche ist, dass die Partikel in der Form unter Einwirkung äußerer Kräfte stehen. Ein Prozess, bei dem die Partikel nahe beieinander liegen und durch innere Reibung fest miteinander verbunden sind und eine bestimmte Form beibehalten. Das isostatische Pressformverfahren wird auch als hydrostatisches Formen bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein Formverfahren, bei dem die Inkompressibilität des flüssigen Mediums und die gleichmäßige Druckübertragung ausgenutzt werden. Das heißt, der Druck der Probe im Hochdruckbehälter ist der gleiche wie der Druck im ruhenden Wasser in derselben Tiefe, daher wird er als hydrostatischer Druck oder statischer Druck bezeichnet. Der nach diesem Prinzip erzielte Formprozess wird als hydrostatisches Formen oder isostatisches Pressen bezeichnet.
Vergleich von Trockenpressen und isostatischem Pressen
1. Beim Trockenpressen gibt es nur eine oder zwei Druckflächen, während beim isostatischen Pressen ein mehrachsiger Druck ausgeübt wird, d. h. ein mehrdirektionaler und mehrseitiger Druck, der dazu beiträgt, das Pulver auf eine beträchtliche Dichte zu verdichten. Gleichzeitig ist die lineare Verschiebung der Pulverpartikel gering und die während der Bewegung der Pulverpartikel verbrauchte Reibungsarbeit ist relativ gering, was die Pressleistung verbessert.
2. Im Vergleich zu anderen Pressformen mit ungefähr gleicher Druckfestigkeit kann durch isostatisches Pressen eine höhere Gründichte erzielt werden, und sie ist in alle Richtungen gleichmäßig und dicht, ohne dass sich die Dicke der Form wesentlich ändert.
3. Da sich die Druckrichtung beim isostatischen Pressen nicht wesentlich unterscheidet, wird die Reibung zwischen den Pulverpartikeln und zwischen den Partikeln und dem Modell erheblich verringert, sodass das Spannungsphänomen im Grünkörper selten auftritt.
4. Der durch isostatisches Pressen geformte Grünkörper weist eine hohe Festigkeit, eine gleichmäßige innere Struktur und keine fehlerhafte Partikelorientierung auf.
5. Beim isostatischen Pressen wird Pulver mit sehr geringem Wassergehalt (im Allgemeinen 1–3 %) verwendet. Klebstoffe und Schmiermittel müssen nicht oder nur selten verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, um die Schrumpfung beim Trocknen und Brennen zu verringern.
