Tìm hiểu nguyên lý gia công ceramic

23/02/2024 10:04 AM 171 Lượt xem

Gia công ceramic là gì?

Gia công ceramic là một tập hợp các quy trình được thiết kế để cắt và loại bỏ vật liệu ceramic nhằm đạt được dung sai cần thiết cho một bộ phận. Nó liên quan đến việc sử dụng phay, khoan, mài và tiện phôi ceramic. Việc gia công ceramic có thể diễn ra ở hai điểm trong quy trình sản xuất, đó là gia công còn non và gia công mật độ đầy đủ.

Gia công ceramic còn non được hoàn thành sau khi một bộ phận ceramic đã được nung bisque nhưng chưa được nung đến mật độ tối đa. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thép và các công cụ thông thường. Gia công mật độ đầy đủ khó khăn hơn và yêu cầu sử dụng các công cụ đặc biệt đủ bền để loại bỏ vật liệu khỏi phôi và yêu cầu sử dụng máy cắt kim cương.

Gia công ceramic, cũng như gia công kim loại, là một quá trình loại bỏ vật liệu đòi hỏi phải có sự kiểm soát và giám sát đặc biệt. Nó được sử dụng để đạt được dung sai chặt chẽ hơn và tạo ra các đặc điểm tinh tế cho bề mặt hoàn thiện và kích thước đường kính. Với ceramic còn non, quá trình gia công được hoàn thành bằng các phương pháp thông thường do vật liệu chưa được làm cứng.

Các sản phẩm, bộ phận và linh kiện bằng ceramic cứng, giòn, chịu nhiệt và chống ăn mòn, có độ bền cao, mật độ thấp, độ cứng cao và có khả năng chống mài mòn với độ ổn định nhiệt. Ceramic được tạo ra bằng cách tạo hình và nung một khoáng chất phi kim loại, chẳng hạn như đất sét, ở nhiệt độ cao.

Tại sao ceramic phải được gia công

Đối với ceramic, việc gia công là cần thiết khi các bộ phận không đáp ứng được dung sai cần thiết. Mặc dù gia công ceramic còn non có thể đạt được dung sai nhất định, nhưng có những khía cạnh của các bộ phận ceramic, chẳng hạn như đường kính lỗ và dung sai của bề mặt, phải được gia công sau khi vật liệu đã được nung. Ống và que ceramic còn non yêu cầu bổ sung các tính năng đặc biệt mà phương pháp gia công ceramic còn non không thể đạt được.

Một phần quan trọng trong quá trình sản xuất các sản phẩm ceramic là quá trình thiêu kết làm cứng vật liệu ceramic. Quá trình thiêu kết có thể gây ra hiện tượng co ngót và cong vênh, cần phải khắc phục bằng cách gia công mảnh ceramic theo dung sai quy định. Ngoài ra, các bộ phận và bộ phận bằng ceramic, đặc biệt là các bộ phận dành cho ứng dụng kỹ thuật, có thể có các đặc điểm thiết kế phức tạp và phức tạp mà chỉ có thể được bổ sung bằng cách gia công.

Gia công ceramic được thực hiện như thế nào?

Gia công ceramic bao gồm phay, khoan, mài và tiện, là các quá trình tạo hình được thực hiện trên ceramic đã được nung hết mật độ. Các phương pháp loại bỏ được sử dụng để tạo thành các thành phần ceramic cũng giống như các phương pháp được sử dụng để gia công kim loại. Sự khác biệt cơ bản giữa gia công kim loại và gia công ceramic là độ cứng và mật độ của gốm, đòi hỏi phải sử dụng các dụng cụ cắt có độ bền và độ bền vượt trội.

Quá trình gia công các bộ phận ceramic còn non được hoàn thành bằng các công cụ gia công truyền thống do đặc tính của vật liệu ceramic còn non. Dụng cụ cho quá trình này được làm bằng thép, thép cacbon hoặc thép không gỉ. Các bộ phận yêu cầu tạo hình đặc biệt chính xác có thể không được gia công như ceramic còn non và được gia công ở cuối quá trình sản xuất.

Chế tạo ceramic

Gia công ceramic bắt đầu bằng việc sản xuất các bộ phận, linh kiện và sản phẩm ceramic. Sản xuất ceramic là một trong những ngành công nghiệp lâu đời nhất trên trái đất. Bắt đầu với việc khám phá ra các phương pháp tạo hình đất sét để làm đồ dùng, bát và đồ gia dụng. Qua nhiều thế kỷ, các sản phẩm ceramic đã trở thành một phần thiết yếu của nhiều quy trình công nghiệp. Việc sản xuất các thành phần ceramic bao gồm một số bước, bắt đầu từ nguyên liệu đất sét thô.

Sự pha trộn

Trộn là một bước trong đó các thành phần ceramic được tạo thành dạng sệt thông qua việc bổ sung nước hoặc các hóa chất khác. Sau khi trộn, quá trình tạo hình bắt đầu khi vật liệu cơ bản được sản xuất thông qua một số quy trình, như đúc trượt, ép đùn, ép phun và ép đối với bột khô. Trong quá trình tạo hình, hình dạng cơ bản của ceramic được tạo ra.

Sự nung kết

Thiêu kết hoặc nung được sử dụng để làm khô và đông cứng mảnh ceramic. Đất sét hình thành được làm cứng ở nhiệt độ lên tới 1832°F (1000°C). Trong quá trình thiêu kết, các phân tử đất sét tan chảy nhưng hình dạng của đất sét không bị phân hủy. Quá trình thiêu kết được hoàn thành theo hai bước, đó là nung bisque và nung men.

Nung đất sét - Với việc nung đất sét, các vật phẩm được nung trong lò nung cho đến khi chúng chuyển sang dạng giống như thủy tinh. Nhiệt độ tăng lên từ từ để loại bỏ nước còn sót lại trong vật liệu. Ở nhiệt độ 662 °F (350 °C), các phân tử nước bốc hơi. Ở nhiệt độ 932 ° F (500 ° C), toàn bộ nước đã biến mất, khiến đất sét bị mất nước và chuyển thành vật liệu ceramic.

Việc nung đất sét tiếp tục ở nhiệt độ lên tới 1742 ° F (950 ° C) cho đến khi đất sét trở nên ít giòn hơn nhưng vẫn đủ xốp để có thể tráng men. Sau khi quá trình thiêu kết hoàn tất, ceramic được để nguội từ từ để tránh bị vỡ do thay đổi nhiệt độ nhanh chóng và nó trở thành vật liệu ceramic.

Quá trình nung men - Trong quá trình nung men, một lớp phủ được phủ lên vật liệu ceramic sứ để tạo màu, trang trí hoặc cải thiện các đặc tính của nó. Lò nung được làm nóng từ từ đến nhiệt độ cần thiết để tráng men và làm nguội từ từ.

Những cân nhắc trong gia công ceramic

Một số khó khăn có thể phát sinh trong quá trình sản xuất và gia công ceramic. Phần này giới thiệu một số khó khăn mà người ta có thể gặp phải và một số giải pháp hỗ trợ quá trình gia công ceramic.

Biến dạng sản phẩm trong quá trình gia công

Sự thay đổi ngoài ý muốn của sản phẩm là khiếm khuyết phổ biến và gây bất lợi nhất trong ngành ceramic. Nguyên nhân chính gây biến dạng là do kỹ thuật sấy lò không đúng cách. Sự thay đổi nhiệt độ cũng có thể gây ra biến dạng nếu chúng được thực hiện bằng cách làm nóng hoặc làm nguội lò nhanh chóng trong quá trình nung. Vì vậy, việc kiểm soát nhiệt độ cần được theo dõi cẩn thận.

Hiện tượng nứt khi gia công

Sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng cũng có thể gây ra các vết nứt trên bề mặt sản phẩm. Điều này gây ra hiện tượng co ngót không đều cả bên trong và bên ngoài sản phẩm ceramic.

Tạo bọt trong sản phẩm ceramic

Sự tạo bọt xảy ra khi quá trình oxy hóa không đủ trong quá trình phân hủy của gạch sứ khiến men tạo thành bong bóng trên ceramic. Trong men phôi, sunfat và các tạp chất hữu cơ là nguyên nhân tạo bọt cho sản phẩm.