Кіріспе

Керамикалық формалау әдістері – керамиканы қалыптастыру тәсілдері, олар шайдан жасалған ыдыстар сияқты асүй тағамдарын жасаудан бастап, компьютер бөліктері сияқты инженерлік керамикаға дейін қолданылады. Төңкергіш дискіде жасау, құйма құю және тағы да басқалары – бұл керамика жасау техникаларының арасында. Керамикалық шикізаттың ұнтақтарын күрделі пішіндерге айналдыру әдістері технологияның көптеген салаларында қажет. Мысалы, мұндай әдістер керамикалық шикізаттың ұнтақтарынан жылу машиналарының бөліктері, жылу алмастырғыштар және басқа да жоғары температураға төзімді конструкциялық бөлшектерді жасау үшін қажет. Бұл өндірісте жасалатын типтік бөлшектерге: тот баспайтын болаттан, қоладан жасалған иірмелер, күрделі кесу құралдары, пластикалық қалыптар және тағы да басқалары жатады. Көбінесе қолданылатын материалдар: ағаш, металл, су, гипс, эпоксид, STL форматы, кремнезем және цирконий. Бұл өндіріс әдісі өлшемдік тұрақтылық, беттік сапа, тығыздық және біртектілік сипаттамаларымен танымал. Мысалы, құйма құю процесінде құйма бөлшек шикізаттың жоғары концентрациясынан және аздаған қоспалардан тұрады, бұл біртектілікті жақсартады. Сонымен қатар, гипстен жасалған қалып құймадан суды тартып алып, қалыптың бетінде құйманы тығыздайды. Осылайша тығыз құйма пайда болады.

Слип құю

Керамика жасау үшін көптеген қалыптау әдістері бар, бірақ олардың бірі – сұйық қою (слип) құю. Бұл әдісте балшық немесе сұйық балшық гипс қалыпқа құйылады. Сұйық балшықтағы су гипс қалыптың қабырғаларына сіңіріліп, ішкі бетінде қатты балшықтың қабатын қалдырады, ол тез қатаяды. Кепкеннен кейін, қатты балшықты да алып тастауға болады. Сұйық қою (слип) құюда қолданылатын сұйық балшық көбінесе, оны жұмсарту үшін қосымша су қажеттілігін азайтатын заттармен сұйытылады (егер бетіне жіктер түсіру қажет болмаса); бұл судың көп мөлшері бар бөлшектер кепкенде болатын артық қысқарудың алдын алады; тағы бір тәсіл – бұйымдарды баяу кептіру. Сұйық қою (слип) құю әдістері, гидравликалық құю сияқты басқа керамикалық құю әдістерімен салыстырғанда, жоғары тазалықтағы керамикалық шикізатты құюда жоғары сапалы, тығыз және біркелкі құйма жасауға мүмкіндік береді, себебі құйылған бөлшекте керамикалық шикізаттың концентрациясы жоғары, ал қоспалар аз. Сұйық қою (слип) – су немесе спирт сияқты сұйық ортадағы ұсақ шикізат ұнтағының, дисперсанттар, беттік белсенді заттар және байланыстырғыштар сияқты аз мөлшердегі қосымша материалдармен біргегі суспензиясы. Сұйық қою (слип) құю техникасы гипстен жасалған блок немесе колба қалыпты пайдаланады. Гипс қалып құйылған сұйық балшықтан суды тартып алып, қалыптың бетінде құйманы жинақтап, нығайтады. Бұл зиянды ауа қуыстарын жоятын және соңғы күйдіру процесінде қысқаруды азайтатын тығыз құйманы құрайды.

Қосымша өңдеу

Сонымен қатар, селективті лазерлік ақтаруды қараңыз. Күрделі пішіндерді шағын көлемде өндіру үшін аддитивті өндіріс (АӨ) тиімді тәсіл болып табылады және осы сала бойынша маңызды зерттеулер мен әзірлемелер жүргізілуде. Полимерлік материалдарды аддитивті өңдеумен салыстырғанда, керамиканы АӨ арқылы өндіру мүмкіндіктері материалды өңдеудегі қиындықтарға байланысты шектеулі. Керамиканы АӨ үшін қолданылатын коммерциялық жабдықтар көбінесе ұнтақтарды қабат-қабаттап сіңіруге негізделген, және көбінесе тиімді емес. Дегенмен, керамикалық бұйымдарды механикалық түрде өңдеудің қиындығы АӨ әдістерін өндіріс көлемі аз болғанда, құйма жасау әдістері үшін қалыптар жасаудың экономикалық жағынан тиімсіздігіне байланысты тартымды етеді. Атап айтқанда, полимерлік керамикалардан стереолитография сияқты әдістерді қолданып, кейін пиролиз арқылы полимерден туындаған керамика алу арқылы керамиканы аддитивті өндіру – бұл керамиканы АӨ арқылы өндірудегі жаңа және перспективті тәсіл.

Керамикалық қабықша құю

Кремний, цирконий және басқа да отқа төзімді материалдарды қолданатын керамикалық қабық құю технологиялары қазіргі уақытта металл бөлшектері өнеркәсібінде "тік құю" үшін қолданылады, олар балқытылған металл құюға арналған дәл қабық қалыптарды жасауға мүмкіндік береді. Бұл технология қалып қабығының қабатын қалыптастыру үшін бір-бірінен кейін ылғалға батыру және құрғақ ұнтақпен немесе штукатуркамен жабу процестерін қамтиды. Қабық құю әдісі, жалпы алғанда, өлшемдік тұрақтылығымен белгілі және аэроғарыш және басқа да салаларда балқытылған металл құюдың көптеген тік құю процестерінде қолданылады. Автоматтандырылған жабдықтар бірнеше балауыз үлгілерін "ағаштарға" орналастыру, үлкен араластырғыштарда шлам дайындау және автоматты батыру үшін ағын ұнтақ төсектерді пайдаланады.

Техникалық керамика

Техникалық керамикалық материалдарды өңдеуге дайындалған құрғақ ұнтақтардан пішіндеу кезінде, қажетті пішінге келтіру әдісі материалды дайындау тәсіліне және пішінделетін бөлшектің мөлшері мен пішініне байланысты. Құрғақ ұнтақ пішіндеуге дайындалған материалдар көбінесе қажетті күш пен ұнтақ толтыру тереңдігіне сәйкес таңдалған механикалық немесе гидравликалық ұнтақ тығыздау престерінде "құрғақ" престеу арқылы қалыптастырылады. Құрғақ ұнтақ автоматты түрде иілгішсіз болаттан жасалған немесе вольфрам карбидінен жасалған қалыптың ішіне құйылады, содан кейін ұнтақ қалыптың пішініне дейін тығыздалады. Егер бөлшектің мөлшері үлкен болса және қысымды біркелкі тығыздыққа жеткілікті түрде тарату мүмкін болмаса, онда изостатикалық престеу қолданылуы мүмкін. Изостатикалық престеу кезінде ұнтақ икемді мембрана пішіндес қалыпқа айналады, бұл қалып қысылған ұнтақтың пішіні мен мөлшерін анықтайды. Изостатикалық престер шамдардағы немесе құм атар құралдарындағы керамикалық оқшаулағыштар сияқты бөлшектер үшін жоғары жылдамдықты, жоғары өнімді автоматты престер болуы мүмкін, немесе қолмен басқарылатын "ылғалды қап" престері, олар әсіресе үлкен, өңдеуге болатын заготовкаларға немесе соңғы пішінге келтіру үшін қосымша операциялардан өтетін заготовкаларға қолайлы. Егер техникалық керамикалық бөлшектердің ұзындығы диаметрінен әлдеқайда артық болса, экструзия қолданылуы мүмкін. Керамикалық экструдерлердің екі түрі бар: бірі поршеньді типті, гидравликалық күш поршеньді итеріп, керамиканы жүктелген материал цилиндрі арқылы және қалып арқылы өткізеді, бұл экструдатты құрайды. Екінші тип – бұрандалы экструдер, онда бұранда материалды айналдырып, қалып арқылы итеріп, бөлшектің пішінін қалыптастырады. Экструзияның екі түрінде де шикізат пластикалық болуы керек, бұл материалдың процесте ағып өтуіне мүмкіндік береді және оны жеңілдетеді. Күрделі техникалық керамикалық бөлшектер көбінесе инъекциялық қалыптау процесі немесе "қызыл балауызды қалыптау" арқылы пішінделеді. Екеуі де материалдың қалыпқа ағып түсуіне мүмкіндік беру үшін жылуға сезімтал пластификаторларды пайдаланады. Содан кейін бөлшек қалыптан алу үшін жылдам суытылады. Керамикалық инъекциялық қалыптау пластикалық инъекциялық қалыптауға ұқсас, пластикация үшін әртүрлі полимерлерді қолданады. Ыстық балауызды қалыптауда көбінесе парафин балауызы қолданылады.

Басқа әдістер

Сонымен қатар, қолмен жасаудың бірнеше дәстүрлі әдістері бар, мысалы, қыспақ, жұмсақ плита, қатты плита және спираль құрылысы. Басқа әдістерге жануарлар немесе жасанды жүн талшықтарын қағаз қыш арқылы өткізу жатады, материалдың қабаттарын қалыптастыру үшін. Нәтижесінде алынған материал формаларға оралуы мүмкін немесе кесіліп, кептіріліп, кейін сұйық және жұмсақ қағаз қышпен біріктіріледі. Керамикалық материалдың өте жұқа қабаттарын жасаған кезде "таспа құю" әдісі жиі қолданылады. Бұл полимерлі "байлаушы" зат қосылған қышты жылжымалы таспаға құюды және қалыңдығын реттеу үшін оны стационарлық "дәрігерлік пышақ" астынан өткізуді білдіреді. Содан кейін жылжымалы таспа ауада кептіріледі, ал түзілген "таспа" тасушы белбеуден ажыратылып, тіктөртбұрышты пішінге кесіліп, одан әрі өңделеді. 100-ге дейін таспа қабаттары, өткізгіш металл ұнтақтарымен кезектесіп, жинақталуы мүмкін. Олар полимерді жою үшін ("ыстату") ыстатылады, осылайша "көп қабатты" конденсаторлар, сенсорлар және т.б. жасалады. Америка керамикалық қоғамының өкілі Д. В. Ричерсонның мәлімдемесіне сәйкес, мұндай конденсаторлардың күніне миллиардтан астамы өндіріледі. (Кәдімгі ұялы телефонда шамамен 100, ал автомобильде шамамен мың конденсатор болады.) Гель құю – инженерлік керамика жасауға қолданылатын тағы бір әдіс.