Einführung in das Trockenpressverfahren für Hochleistungskeramik
Zu den am häufigsten verwendeten Formgebungsverfahren für Keramik gehören Trockenpressen, Bandgießen und Spritzgießen. Unter diesen ist das Trockenpressen die am weitesten verbreitete Formgebungstechnik, auch Pulverpressen genannt, und das primäre Formgebungsverfahren für Spezialkeramiken wie dielektrische Mikrowellenkeramiken und Halbleiterkeramikkomponenten.
Beim Trockenpressen wird granuliertes Pulver mit geeigneter Partikelgrößenverteilung und guter Fließfähigkeit in einen Hohlraum einer Metallform gegeben. Der Druck wird durch einen Presskopf ausgeübt, der sich innerhalb des Formhohlraums bewegt und Druck überträgt, um die Pulverpartikel zu verdichten und zu formen, wodurch ein keramischer Grünkörper mit einer bestimmten Festigkeit und Form entsteht. Unter dem Einfluss äußerer Kräfte rücken die Partikel innerhalb der Form im Wesentlichen näher zusammen und werden durch innere Reibungskräfte fest miteinander verbunden, sodass eine bestimmte Form erhalten bleibt. Diese innere Reibungskraft wirkt auf eine dünne Bindemittelschicht um die Partikel herum, wenn sie sich nähern. Mit zunehmendem Druck verändert der Grünkörper seine Form, Partikel gleiten aneinander, Lücken verkleinern sich, der Kontakt nimmt allmählich zu und sie werden dichter gepackt.
Zu den Hauptfaktoren, die das Trockenpressen beeinflussen, gehören:
- Pulvereigenschaften: Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Fließfähigkeit, Feuchtigkeitsgehalt usw.
- Auswahl an Bindemitteln und Schmiermitteln.
- Formendesign.
- Presskraft, Pressmethode, Pressgeschwindigkeit und Haltezeit beim Pressvorgang.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch Trockenpressen bei geeigneter Partikelgrößenverteilung, korrekter Bindemittelverwendung und geeigneten Pressmethoden die gewünschte Grünkörperdichte erreicht werden kann.
Klassifizierung der Trockenpressung:
Abhängig von der Bewegung des Presskopfes und des Formhohlraums kann das Trockenpressen wie folgt kategorisiert werden:
1. Einachsiges Pressen, bei dem der Formhohlraum und der untere Kolben fixiert sind und der obere Kolben bewegt wird.
2. Biaxiales Pressen, bei dem der Formhohlraum fixiert ist und sich sowohl der obere als auch der untere Kolben bewegen. Das biaxiale Pressen kann weiter in gleichzeitiges biaxiales Pressen und sequentielles biaxiales Pressen unterteilt werden. Beim sequentiellen biaxialen Pressen wird auf beide Seiten nacheinander Druck ausgeübt, was eine bessere Gasaustreibung, eine längere Einwirkzeit und eine gleichmäßigere Grünkörperdichte ermöglicht.
3. Schwebendes Formpressen, bei dem der untere Kolben fest ist und sich sowohl der Formhohlraum als auch der obere Kolben synchron bewegen. Bei hydraulischer Steuerung stoppt der obere Kolben bei einem voreingestellten Druck.
Merkmale der Trockenpressung:
Vorteile der Trockenpressung:
- Einfacher Prozess, einfache Bedienung, kurze Zykluszeit, hohe Effizienz, geeignet für die automatisierte Produktion.
- Hohe Grünkörperdichte, präzise Abmessungen, minimale Schrumpfung, hohe mechanische Festigkeit und gute elektrische Leistung.
Nachteile der Trockenpressung:
– Eine Herausforderung für die Massenproduktion sperriger Grünkörper mit erheblichem Formverschleiß, komplexer Bearbeitung und hohen Kosten.
- Druck kann nur vertikal ausgeübt werden, was zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung, ungleichmäßiger Dichte und ungleichmäßigem Schrumpfen führt, was zu Rissen und Delaminierung führen kann. Moderne Formgebungsverfahren wie das isostatische Pressen haben diese Mängel jedoch nach und nach überwunden.
Trockenpressen ist ein weit verbreitetes Formgebungsverfahren bei der Herstellung von Präzisionskeramik und eignet sich besonders für die Herstellung von Keramikprodukten mit geringen Querschnittsdicken. Es wird häufig bei der Herstellung von Keramikdichtringen, Keramikventilkernen, Keramikauskleidungen und Keramikauskleidungen sowie in den Bereichen dielektrische Mikrowellenkeramik, Keramikabdeckungen für Mobiltelefone und Halbleiterkeramikkomponenten verwendet. Trockengepresste Grünkörper haben eine hohe Dichte, wenige innere Poren, genaue Abmessungen, minimale Schrumpfung, hohe mechanische Festigkeit, erfordern keine Trocknung, haben regelmäßige und gleichmäßige Formen, gute elektrische Leistung, hohe Effizienz und sind für die kontinuierliche Produktion in großem Maßstab mit geringem Stromverbrauch geeignet Kosten. Mit geeigneter Partikelgrößenverteilung, korrekter Bindemittelverwendung und geeigneten Pressmethoden
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