Zu den industriellen Spezialitäten: Keramik-Trockenpress-Umformverfahren

Das Trockenpressen von Keramik wird auch als Formpressen bezeichnet. Sein Merkmal ist, dass der Bindemittelgehalt relativ gering ist, nur wenige Prozent (normalerweise 7 % bis 8 %), es direkt ohne Trocknung geröstet werden kann, die Schrumpfung des Knüppels gering ist und er automatisch hergestellt werden kann.

1. Trockenpressen: Beim Trockenpressen wird einem Pulver eine kleine Menge Bindemittel zugesetzt und anschließend mit der zuvor erwähnten Granulierungsmethode granuliert. Das granulierte Pulver wird dann in eine Stahlform gegeben und auf einer Presse zu einem geformten Barren gepresst. Geeignet zum Pressen von Produkten mit einer Höhe von 0,3-60mm, einem Durchmesser von 5-500mm und einer einfachen Form.

2. Verfahrensprinzip des Trockenpressformens: Das Wesen des Trockenpressformens besteht darin, dass sich Partikel unter äußerer Krafteinwirkung in der Form einander annähern und durch innere Reibung fest miteinander verbunden werden, um eine bestimmte Form beizubehalten. Diese innere Reibungskraft wirkt auf eine dünne Bindemittelschicht um nahe beieinander liegende Partikel. Der Druck der Mikroporen entspricht dem Radius von Mikroporen oder Mikroporen und bringt die Partikel näher zusammen, was allgemein als „Adhäsionskraft“ bekannt ist.

Der trockengepresste Knüppel kann als dreiphasiges dispergiertes System angesehen werden, das aus einer Schicht aus flüssiger Phase (Bindemittel), Luft und Knüppel besteht. Bei geeigneter Partikelgrößenverteilung und Körnung des Knüppels sowie einer relativ hohen Stapeldichte kann der Luftgehalt stark reduziert werden. Wenn der Druck zunimmt, verändern die Barren ihre Form, gleiten aneinander und der Spalt wird gefüllt und verkleinert, wodurch der Kontakt allmählich zunimmt und aneinander haftet. Aufgrund der größeren Nähe zwischen den Partikeln wird die Wechselwirkungskraft zwischen kolloidalen Molekülen und Partikeln verstärkt, was zu einer gewissen mechanischen Festigkeit des Grünkörpers führt. Wenn die Partikelgrößenverteilung des Knüppels geeignet ist, das Bindemittel richtig verwendet wird und das Druckverfahren sinnvoll ist, kann mit dem Trockenpressverfahren eine relativ ideale Knüppeldichte erzielt werden.

3. Druckverfahren und Druckverteilung: Beim Trockenpressen gibt es zwei Arten von Druckverfahren: einfachen Druck und doppelseitigen Druck. Aufgrund unterschiedlicher Druckbeaufschlagungsmethoden variieren auch die Reibung, Übertragung und Verteilung des Drucks innerhalb der Form und zwischen den Pulvern, was zu unterschiedlichen Dichten des Rohlings führt.

4. Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit und Haltezeit: Die Praxis hat gezeigt, dass Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit und Haltezeit einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Knüppels haben, das heißt, sie stehen in engem Zusammenhang mit der Druckübertragung und der Gaseliminierung. Wenn der Druck zu schnell ausgeübt wird und die Haltezeit zu kurz ist, kann das Gas nicht leicht abgeführt werden. Wenn der Druck noch nicht bis zur entsprechenden Tiefe übertragen wurde, ist die äußere Kraft ebenfalls bereits nachgelassen, was es schwierig macht, eine relativ ideale Qualität des Knüppels zu erreichen. Wenn die Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit zu langsam und die Haltezeit zu lang ist, was die Produktionseffizienz verringert, ist dies natürlich unnötig. Daher sollten die Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit und die Haltezeit entsprechend der Größe, Dicke und Form des Barrens angepasst werden. Bei großen, dickwandigen, hohen und komplex geformten Produkten sollte die anfängliche Druckbeaufschlagung langsam erfolgen, die mittlere kann schnell erfolgen und die spätere Stufe sollte langsam sein, mit einer gewissen Haltezeit, was der Beseitigung von Gas und anderen förderlich ist die Druckübertragung. Wenn der Druck hoch genug ist, kann die Haltezeit kürzer sein. Andernfalls, wenn die Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit nicht angemessen ist, kann das Gas nicht abgelassen werden und es kann zur Bildung von Blasen, Zwischenschichten und Rissen kommen. Für kleine dünne Blechzuschnitte gelten diesbezüglich keine strengen Anforderungen und die Druckgeschwindigkeit kann entsprechend erhöht werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern.

5. Vor- und Nachteile des Trockenpressens: Das Trockenpressen ist ein häufig verwendetes Formverfahren bei der Herstellung von Spezialkeramik, da es einen einfachen Prozess, eine bequeme Bedienung, einen kurzen Zyklus und eine hohe Effizienz aufweist und eine automatisierte Produktion leicht zu implementieren ist. Darüber hinaus weist der Grünkörper eine hohe Dichte, geringe Größe, geringe Schrumpfung, hohe mechanische Festigkeit und gute elektrische Leistung auf.

Allerdings bereitet das Trockenpressen Schwierigkeiten bei der Herstellung großer Barren, erstens aufgrund des hohen Formenverschleißes, der komplexen Verarbeitung und der hohen Kosten. Zweitens kann der Druck nur nach oben und unten ausgeübt werden, was zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung, ungleichmäßiger Dichte und ungleichmäßigem Schrumpfen führt, was zu Phänomenen wie Rissbildung und Delaminierung führen kann. Mit der Entwicklung moderner Umformverfahren wurde dieser Nachteil durch isostatisches Pressen überwunden!