無(wú)壓燒結(jié)碳化硅陶瓷防彈片的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

..目錄1前言12工藝流程22.1工藝的選擇2粉料的制備2成型方式2燒結(jié)方式32.2工藝流程圖43生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述43.1原料配比43.2生產(chǎn)工藝4漿料的制備過(guò)程5造粒及粉料性能檢測(cè)5成型6燒結(jié)6后續(xù)機(jī)械加工處理65主要設(shè)備簡(jiǎn)介75.1電子天平75.2超聲波清洗器85.3三維混料機(jī)85.4噴霧干燥器95.5流速計(jì)105.6四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)105.7模具115.8真空燒結(jié)爐126產(chǎn)品指標(biāo)136.1粉料性能檢測(cè)136.2.2結(jié)果討論167小結(jié)17..1前言碳化硅〔SiC在自然界中幾乎不存在,所以SiC是人工合成材料。隨后在隕石中偶然發(fā)現(xiàn)SiC化合物的存在。1893年美國(guó)人Acheson首先用SiO2碳還原法〔SiO2+3C=SiC+2CO<g>人工合成SiC粉末,該法至今仍是碳化硅粉體合成機(jī)材料制備的主要方法,其后又出現(xiàn)了硅-碳直接合成法、氣相沉積法、激光法、有機(jī)前驅(qū)體法等,所以碳化硅〔SiC陶瓷是以SiC為主要成分的陶瓷制品。SiC有著的化學(xué)穩(wěn)定性好,但SiC本身很容易氧化,在SiC表面形成一層二氧化硅薄膜,進(jìn)而氧化進(jìn)程逐步被阻礙。高純度的SiC一般用于制造高性能陶瓷與電熱元件,純度大于98.5％的SiC絕大部分用于制造磨料與耐火材料。而制備得SiC陶瓷具有很高的硬度、高溫強(qiáng)度高、抗氧化性好、耐腐蝕和良好的熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn),因此成為重要的高溫陶瓷材料。SiC陶瓷是非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一種。碳化硅陶瓷不僅在高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作業(yè),而且在冶金、機(jī)械、能源和建材化工等熱門(mén)領(lǐng)域也擁有廣闊的市場(chǎng)。SiC有兩種主要的晶型：一種是β-SiC,有類(lèi)似于閃鋅礦結(jié)構(gòu)的立方晶系結(jié)構(gòu)；另一種是α-SiC,是類(lèi)似于纖鋅礦的六方晶系結(jié)構(gòu)。通常情況下β-SiC和α-SiC之間的轉(zhuǎn)化是不可逆的,但是在2000℃一下合成的SiC主要是β-SiC,在2200℃以上可以合成α-SiC。SiC在不同物理化學(xué)環(huán)境下能形成不同的晶體結(jié)構(gòu),這些成分相同,形態(tài),構(gòu)造和物理特性有差異的晶體稱(chēng)為同質(zhì)多相變體,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SiC多相變體有200多種。SiC是非常強(qiáng)的共價(jià)鍵化合物,其晶體結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)是配位四面體,通過(guò)定向的強(qiáng)四面體SP鍵結(jié)合在一起,并有一定程度的極化,主要區(qū)別在于SiC四面體的堆積次序不同。SiC是共價(jià)鍵材料,很難燒結(jié)。傳統(tǒng)的SiC耐火材料和發(fā)熱體一般是采用添加硅酸鋁質(zhì)或者高鋁質(zhì)材料作為結(jié)合劑來(lái)進(jìn)行燒結(jié),但是致密度不高,強(qiáng)度和其他力學(xué)性能也不好。經(jīng)過(guò)近一二十年的發(fā)展有著以下工藝：〔1反應(yīng)結(jié)合SiC；〔2無(wú)壓燒結(jié)SiC；〔3熱等靜壓燒結(jié)SiC；其中無(wú)壓燒結(jié)SiC工藝,在微米級(jí)別的SiC粉體中加入適量的助燒劑〔如：B、C、Al等,混磨均勻后,可根據(jù)制品成型要求成型,然后在2100-2200℃的氣氛中、1atm下燒結(jié),可以得到相對(duì)密度為96％-98％的制品[1]-[2]。故本實(shí)驗(yàn)采用無(wú)壓燒結(jié)法。我國(guó)是SiC原料生產(chǎn)大國(guó),又具有廣泛的工業(yè)和高技術(shù)需求,此外由于SiC制品的需求是覆蓋整個(gè)材料的高、中、低檔,有利于產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；?因此可以進(jìn)行SiC制品的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)和研制[3]。2工藝流程2.1工藝的選擇碳化硅陶瓷不僅具有很高的強(qiáng)度和硬度以及優(yōu)異的抗熱沖擊能力,而且具有可靠地化學(xué)穩(wěn)定性和抗蠕變性等特點(diǎn)。由于其化學(xué)鍵特點(diǎn),碳化硅陶瓷在燒結(jié)時(shí)原子擴(kuò)散速率很低,燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力小,不易燒結(jié)致密,必須引入燒結(jié)助劑或提高粉體燒結(jié)活性以及采用一些特殊工藝手段才能獲取高致密的碳化硅陶瓷材料。在制備結(jié)構(gòu)陶瓷過(guò)程中,素坯密度和微觀均勻性將直接影響材料的燒結(jié)行為、陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,而原料粉體顆粒形狀、大小分布和流動(dòng)性對(duì)其成型性能有著很大的影響。2.1.1粉料的制備［4］噴霧干燥造粒工藝是將混合好的漿料直接噴霧到熱空氣中,在非常短的時(shí)間內(nèi)干燥,避免了各組分的良團(tuán)聚和沉降分離,保持了漿料原有的均勻性；同時(shí)漿料霧化均勻,得到的粒度分布均勻,流動(dòng)性好,適合連續(xù)自動(dòng)成型球形顆粒,從而有利于提高素坯的密度、均勻性和燒結(jié)性能；而且可以改善成型車(chē)間的空氣質(zhì)量,保護(hù)工人身體健康。故在本次試驗(yàn)中采用此工藝。由于各種成分或添加劑的粒度、密度、分散性等各不相同,為保證混料過(guò)程中各組分之間的均勻分散,對(duì)混合過(guò)程的濕化學(xué)工藝和條件需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。如果采用簡(jiǎn)單的混合-烘干-過(guò)篩-造粒工藝路線(xiàn),粉料質(zhì)量將很難保證。本文中采用壓力噴霧造粒的方式對(duì)SiC粉體進(jìn)行噴霧造粒處理.2.1.2成型方式在特種陶瓷制品生產(chǎn)過(guò)程中,成形是塑造制品形體的手段。用戶(hù)對(duì)陶瓷制品的性能和質(zhì)量要求各異,這就使陶瓷制品的形狀、大小、厚薄等不同,因此,成形方法是多種多樣的。特種陶瓷的成形方法有多種,如注漿成形法<坯料含水量或含調(diào)和劑量＜38%>、可塑成形法<坯料含水量或含調(diào)和劑量＜26%>、壓制成形法<坯料含水量或含調(diào)和劑量＜3%>等。壓制成形可分為干壓成形<粉料含水量為3%～7%>和等靜壓成形<粉料含水量為3%以下>,多用于圓形、片狀、簡(jiǎn)單不規(guī)則形狀部件的生產(chǎn)。干壓成形操作方法方便簡(jiǎn)潔,技術(shù)、資金投入少,但因其有壓制制品形狀簡(jiǎn)單、壓制受力不均、易變形等多種缺點(diǎn),所以一般與其他成形方法結(jié)合使用。冷等靜壓成形的坯體強(qiáng)度大、密度高而均勻,可以成形長(zhǎng)徑比大、形狀復(fù)雜的零件,尤其可以實(shí)現(xiàn)坯體近、凈尺寸成形,在改善產(chǎn)品性能,減少原料消耗,降低成本等方面,都具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合上述兩種成形方法的優(yōu)點(diǎn),一般采用干壓結(jié)合冷等靜壓成型來(lái)獲得更高性能的陶瓷產(chǎn)品。但由于本實(shí)驗(yàn)對(duì)性能要求不是很高且僅干壓成型就可以滿(mǎn)足要求,故本實(shí)驗(yàn)只采用了干壓成型工藝對(duì)其成形。2.1.3燒結(jié)方式碳化硅的燒結(jié)工藝可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。兩種燒結(jié)工藝所得到的碳化硅陶瓷的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)。如表2-1所示,兩種燒結(jié)方法的研究現(xiàn)狀。表2-1固相燒結(jié)和液相燒結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)燒結(jié)類(lèi)型燒結(jié)溫度℃力學(xué)性能結(jié)構(gòu)斷裂傳質(zhì)方式固態(tài)燒結(jié)﹥2000斷裂韌性較低,強(qiáng)度較高,有較高的裂紋敏感性晶粒粗大均勻性差穿晶斷裂擴(kuò)散傳質(zhì)液相燒結(jié)1850~2000強(qiáng)度,斷裂韌性較高晶粒細(xì)小,均勻成等軸晶狀沿晶斷裂粘性流動(dòng)固相燒結(jié)的缺點(diǎn)主要為:需要較高的燒結(jié)溫度<>2000℃>,對(duì)原粉材料的純度要求較高,并且燒結(jié)體斷裂韌性較低,有較強(qiáng)的裂紋強(qiáng)度敏感性,在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為晶粒粗大且均勻性差,斷裂模式為典型的穿晶斷裂。液相燒結(jié)的燒結(jié)機(jī)理是以一定數(shù)量的多元低共熔氧化物為燒結(jié)助劑,在高溫下燒結(jié)助劑形成共熔液相,使體系的傳質(zhì)方式由擴(kuò)散傳質(zhì)變?yōu)檎承粤鲃?dòng)傳質(zhì),降低了致密化所需要的能量和燒結(jié)溫度。同時(shí),固熔體的形成引起晶格缺陷,形成自由焓。由于碳化硅燒結(jié)溫度較高,在高溫下碳化硅及其晶格振動(dòng)更容易,故自由焓隨溫度的升高而顯著增大,大大增加碳化硅內(nèi)部空位,活化碳化硅燒結(jié)度。固熔體能提高燒結(jié)體致密化速率,降低晶粒粗化速率。液相燒結(jié)首先導(dǎo)致了材料在結(jié)構(gòu)上的變化——晶粒細(xì)小均勻呈等軸晶狀,同時(shí)由于晶界液相的引入和獨(dú)特的界面結(jié)合弱化,材料的斷裂也變?yōu)橥耆难鼐嗔涯Ｊ?結(jié)果使材料的強(qiáng)度和韌性顯著提高。結(jié)合所要制得的器件的各項(xiàng)性能要求,固相燒結(jié)雖然缺點(diǎn)很多但可以滿(mǎn)足要求在此采用固相燒結(jié)。2.2工藝流程圖稱(chēng)量原料SiC<385.6g>和B稱(chēng)量原料SiC<385.6g>和B4C<4g>油酸<4ml>和Dararn<1ml>酚醛樹(shù)脂<20g>+乙醇<35ml>將65ml蒸餾水調(diào)溶液PH值>10將以上原料加入攪拌罐三維混料機(jī)攪拌大約2小時(shí)向攪拌罐中加入一定量的磨介取出樣品碳化硅粉末噴霧造粒、過(guò)篩、測(cè)流動(dòng)性、充裝密度、觀察形貌。冷等靜壓無(wú)壓燒結(jié),測(cè)量樣品尺寸、質(zhì)量后續(xù)加工：銑、磨、鉆等得到成品3生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述3.1原料配比陶瓷產(chǎn)品性能取決于陶瓷原料配方和生產(chǎn)工藝等大量因素,其中坯料的原料配方對(duì)產(chǎn)品性能起著決定性的作用。所以要想生產(chǎn)出性能優(yōu)良的產(chǎn)品,必須對(duì)原料配方進(jìn)行優(yōu)化,本實(shí)驗(yàn)根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)原料配方進(jìn)行了一定的改變,其原料配比如下表3-1所示。表3-1：原料配比原料稱(chēng)量值SiC385.6B4C4g酚醛樹(shù)脂20g蒸餾水65g乙醇35ml油酸4mlDararn1ml3.2生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝流程：SiC粉和粘結(jié)劑—>成型—>毛胚—>預(yù)燒—>素坯—>機(jī)械加工—>反應(yīng)燒結(jié)—>制品3.2.1漿料的制備過(guò)程將亞微米級(jí)SiC粉、無(wú)水乙醇放入硬質(zhì)塑料罐,然后分別將作為粘結(jié)劑、增塑劑和潤(rùn)滑劑的有機(jī)添加劑酚醛樹(shù)脂、油酸按比例加入后濕法球磨2h,過(guò)篩漿料,取出磨介,制得所需的漿料。3.2.2造粒及粉料性能檢測(cè)通過(guò)噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒,將過(guò)篩好的漿料準(zhǔn)備好,依次開(kāi)啟送風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī),接著打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)開(kāi)始升溫。當(dāng)出料口溫度達(dá)到設(shè)定溫度185℃左右時(shí),啟動(dòng)料泵和除塵系統(tǒng)。當(dāng)泵壓達(dá)到規(guī)定壓強(qiáng)后,打開(kāi)噴槍開(kāi)始造粒。噴霧造粒時(shí),為了保持漿料的均勻性,利用玻璃棒邊攪拌邊進(jìn)料。漿料通過(guò)低噴式壓力噴嘴霧化,按混流方式與熱空氣混合并被干燥形成顆粒粉料。整個(gè)過(guò)程維持入口溫度65-75℃。造粒結(jié)束時(shí),應(yīng)首先關(guān)停加熱裝置,停止燃?xì)鈾C(jī)運(yùn)行,然后關(guān)閉噴槍閥門(mén),擰下噴嘴并洗干凈。當(dāng)進(jìn)口溫度減低到100℃以下后可以停止送風(fēng)機(jī)運(yùn)行,接著清理干燥塔內(nèi)余料,最后關(guān)閉總電源,完成生產(chǎn)操作。粉料的性能采用流動(dòng)性及松裝密度測(cè)定儀測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度,每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。顆粒形貌通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀察和分析。噴霧干燥制備的固相燒結(jié)碳化硅陶瓷粉料,流動(dòng)性36.8s<樣品量30g>。表面光滑,粉料的流動(dòng)性良好,可以滿(mǎn)足壓制成型的要求。3.2.3成型 通過(guò)采用四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)使碳化硅粉末成型,制成碳化硅陶瓷片樣品。首先將稱(chēng)量好的30g坯料填入50*50的相應(yīng)的經(jīng)過(guò)潤(rùn)滑的模具中,使用鐵塊輕微敲打模具壁面,使坯料分布均勻,可用模蓋輕微抹平坯料表面,蓋好模蓋并將其搬到四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)墊板上放置好。開(kāi)啟液壓機(jī),設(shè)定壓力為16T,保壓30s,進(jìn)行壓制,最后脫模取出樣品。3.2.4燒結(jié)先將壓制好的碳化硅陶瓷片進(jìn)行冷等靜壓2h,再將冷等靜壓的樣品放在真空燒結(jié)爐中燒結(jié),經(jīng)過(guò)h的燒結(jié),取出樣品放置至室溫。3.2.5后續(xù)機(jī)械加工處理先將陶瓷片經(jīng)過(guò)打磨,再使用拋光機(jī)〔如下圖3-2將其拋光。圖3-2拋光機(jī)4設(shè)備選型碳化硅玻璃夾具底座生產(chǎn)所用到的主要設(shè)備包括電子天平、三維混料機(jī)、噴霧干燥器、干壓成型機(jī)、無(wú)壓燒結(jié)爐、機(jī)械加工等主要設(shè)備。設(shè)備主要選取經(jīng)濟(jì)實(shí)用,生產(chǎn)效率較高的生產(chǎn)機(jī)械,以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求為標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)和我學(xué)校的實(shí)際條件本實(shí)驗(yàn)采用以下設(shè)備,見(jiàn)表4-1：表4-1使用設(shè)備編號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)外觀尺寸mm1電子天平JJ3002超聲波清洗器KQ3200320×264×3403三維混料機(jī)MX-18220×1140×9904噴霧干燥器GEAniro5流速計(jì)HYL—1026四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)YA32-631500×1200×25007等靜壓成型機(jī)8干壓成型機(jī)V3-R1200×1500×23009金屬模具300×300×10010烘干機(jī)11真空燒結(jié)爐12磨床13銑床14拋光機(jī)5主要設(shè)備簡(jiǎn)介5.1電子天平JJ系列電子天平是繼T系列電子天平之后推出的更高精度的產(chǎn)品,憑借簡(jiǎn)單的操作,較高的精度和靈敏度獲得了顧客的青睞。它繼承了T系列電子天平的優(yōu)點(diǎn)并具備了自身的優(yōu)勢(shì),水平泡和水平調(diào)整腳保證天平自身和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定,此外,天平配置有標(biāo)準(zhǔn)RS232接口,可連接打印機(jī)和計(jì)算機(jī)。各項(xiàng)指標(biāo)如表5-1：表5-1電子天平的技術(shù)指標(biāo)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)秤盤(pán)尺寸分辨率最大稱(chēng)量生產(chǎn)廠家電子天平JJ300ф135mm0.01g300g美國(guó)雙杰5.2超聲波清洗器超聲發(fā)生源與清洗槽為一體化。主要適用于商業(yè)、輕工、大專(zhuān)院校、科研單位的小批量清洗、脫氣、消泡、乳化、混勻、置換、提取、粉料粉碎及細(xì)胞粉碎。主要性能及特點(diǎn)：附設(shè)溶液加熱裝置溫?？胤秶?～80度,附設(shè)超聲定時(shí)裝置,1-20分鐘內(nèi)任意設(shè)定。清洗器的每個(gè)超聲換能器發(fā)射功率為50W。主要技術(shù)指標(biāo)如表5-2所示。表5-2超聲波清洗器的技術(shù)指標(biāo)型號(hào)儀器尺寸<mm>容量<L>超聲頻率<KHz>超聲功率<W>加熱功率<W>KQ3200320×264×3406401508005.3三維混料機(jī)圖5-3三維混料機(jī)本工藝所使用的混料機(jī)為MX系列渦流混料機(jī),它主要適用于金剛石制品,粉末冶金,化工等行業(yè)的粉末或微小顆粒的混料攪拌。主要特點(diǎn)為三維空間,六個(gè)自由度,加速,減速,抖動(dòng),搖滾等多種運(yùn)動(dòng)方式的有機(jī)結(jié)合?；炝蠒r(shí)間任意設(shè)定,混料速度可調(diào)?；炝暇鶆?效率高,減小了粉料的氧化。工作原理:該機(jī)在運(yùn)行中,由于混合桶體具有都方向運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作,使各種物料在混合過(guò)程中加速了流動(dòng)和擴(kuò)散作用,同時(shí)避免了一般混合機(jī)因離心里作用所產(chǎn)生的物料比重偏析和積聚現(xiàn)象,混合無(wú)死角,能有效確?；旌衔锪系淖罴哑焚|(zhì)。結(jié)構(gòu)組成:機(jī)由幾座、傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、多向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、混合筒等部件組成。與物料直接接觸的混合筒采用優(yōu)質(zhì)不繡剛材料制造,筒體內(nèi)外壁均經(jīng)鏡面拋光。其主要技術(shù)指標(biāo)如表5-4所示：表5-4三維混料機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)型號(hào)容積<L>輸出轉(zhuǎn)速<r∕min>外觀尺寸<mm>混料時(shí)間<h>MX-181814∕221220×1140×990〈1005.4噴霧干燥器圖5—5噴霧干燥器噴霧干燥器是處理溶液、懸濁液、泥漿狀物料的干燥器。它是用噴霧的方法使物料成為霧滴分散在熱氣流中,物料與熱空氣互助接觸,使水分迅速蒸發(fā),達(dá)到干燥的目的。噴霧干燥器主要由以下部件組成：熱氣體分配室、干燥室頂架、干燥室筒體、干燥室錐體、霧化器。工作原理<圖：5—6>：氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾和加熱,進(jìn)入干燥器頂部空氣分配器,熱空氣呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化器,〔旋轉(zhuǎn)噴霧成極細(xì)微的霧狀液珠,與熱空氣并流接觸,在極短的時(shí)間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器中輸出,廢氣由風(fēng)機(jī)排空。結(jié)構(gòu)組成：要由供料系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成,而每一系統(tǒng)又包括一些相關(guān)設(shè)備。供料系統(tǒng)由攪拌桶、過(guò)濾器、隔膜泵和噴槍等組成。應(yīng)用：本設(shè)備主要用于大專(zhuān)院校、科研院所、企業(yè)單位等開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的小型實(shí)驗(yàn)和中試,更適附價(jià)值高的產(chǎn)品的研發(fā)和小批量生產(chǎn),它可根據(jù)不同的產(chǎn)品特性,通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索其噴霧干燥最佳工藝條件,為規(guī)模生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。圖5—6工作原理示意圖5.5流速計(jì)HYL-102型霍爾流速計(jì)是XX市恒宇儀器有限公司依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1482-84的規(guī)定設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。本裝置適用于用標(biāo)準(zhǔn)漏斗法測(cè)定金屬粉末的流動(dòng)性。凡能自由流過(guò)孔徑為2.5mm標(biāo)準(zhǔn)漏斗的粉末,均可采用本裝置。粉末的流動(dòng)性,以50g粉末流過(guò)規(guī)定孔徑的標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的時(shí)間來(lái)表示。流速計(jì)的相關(guān)參數(shù)如表5-7所示。表5-7流速計(jì)相關(guān)參數(shù)設(shè)備型號(hào)小孔直徑量筒容積生產(chǎn)廠家霍爾流速計(jì)HYL—1022.5mm25ml皓宇科技5.6四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)圖5-7液壓機(jī)工作原理：壓泵是油壓系統(tǒng)的動(dòng)力源,是靠泵的作用力使液壓油通過(guò)液壓管路進(jìn)入油缸/活塞油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件,不同位置的密封都是不同的,但都起到密封的作用,使液壓油不能泄露。最后通過(guò)單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功,實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,調(diào)節(jié)和輸送,完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。油壓缸：將油壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能油壓傳動(dòng)是利用液體壓力來(lái)傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式．油壓裝置是由油壓泵,油壓缸,油壓控制閥和油壓輔助元件。結(jié)構(gòu)組成：四柱油壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。四柱油壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。用途：廣泛用于汽車(chē)行業(yè)的零配件加工及各行業(yè)多種產(chǎn)品的定型、沖邊、校正及制鞋、手袋、橡膠、模具、軸類(lèi)、軸套類(lèi)零件的壓裝、壓印成型、板材零件的彎曲、壓印、套形拉伸等工藝,洗衣機(jī)、電動(dòng)機(jī)、汽車(chē)電機(jī)、空調(diào)電機(jī)、微型電機(jī)、伺服電機(jī)、車(chē)輪制造、減振器、摩托車(chē)及機(jī)械等行業(yè)。5.7模具本工藝生產(chǎn)陶瓷壓環(huán)所采用的模具為金屬模具,其要求如表5-8所示。表5-8模具參數(shù)設(shè)備名稱(chēng)外觀〔mm內(nèi)部<mm>金屬模具50*505.8真空燒結(jié)爐圖5-9真空燒結(jié)爐真空燒結(jié)爐〔圖5-9是在真空環(huán)境中對(duì)被加熱物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的爐子,其加熱方式比較多,如電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等。真空感應(yīng)爐是利用感應(yīng)加熱對(duì)被加熱物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的爐子,可分為工頻、中頻、高頻等類(lèi)型,可以歸屬于真空燒結(jié)爐的子類(lèi)。真空感應(yīng)燒結(jié)爐。主要原理及用途：真空感應(yīng)鎢燒結(jié)爐是在抽真空后充氫氣保護(hù)狀態(tài)下,利用中頻感應(yīng)加熱的原理,使處于線(xiàn)圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫,通過(guò)熱輻射傳導(dǎo)到工作上,適用于科研、軍工單位對(duì)難熔合金如鎢、鉬及其合金的粉末成型燒結(jié)。主要結(jié)構(gòu)及組成：結(jié)構(gòu)形式多為立式、下出料方式。其主要組成為：電爐本體、真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、進(jìn)出料機(jī)構(gòu)、底座、工作臺(tái)、感應(yīng)加熱裝置<鎢加熱體及高級(jí)保溫材料>、進(jìn)電裝置、中頻電源及電氣控制系統(tǒng)等。6產(chǎn)品指標(biāo)6.1粉料性能檢測(cè)粉料的性能采用流動(dòng)性及松裝密度測(cè)定儀〔如上圖測(cè)量其流動(dòng)性和松裝密度,每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值,如表6-1。表6-1組號(hào)：1#2#3#平均值流動(dòng)性<s/30g>36.44s36.84s37.10s36.79s松裝密度g/cm3<25ml>0.71040.70280.69960.7023?6.1.12噴霧壓力及進(jìn)料速率對(duì)SiC造粒粉的影響噴霧造粒時(shí),漿料通過(guò)壓力式噴嘴霧化形成霧滴,熱空氣從頂部進(jìn)入干燥塔,霧滴與熱空氣先逆流然后順流混合,從而快速干燥。霧化壓力與霧滴大小成反比,進(jìn)料速率與霧滴大小成正比,壓力較低及進(jìn)料速率較大時(shí),霧化的霧滴較大,溶劑來(lái)不及蒸發(fā),粉體顆粒雖然較大但水分含量高,流動(dòng)性差;壓力過(guò)大,進(jìn)料速率較小時(shí),霧滴噴射高,與頂部的高溫空氣接觸面大,溶劑蒸發(fā)過(guò)快,導(dǎo)致顆粒破裂,無(wú)法形成理想粒度的粉料。需要我們?cè)趪婌F時(shí)控制好壓力和進(jìn)料的速率以制得理想的漿料。?6.1.13進(jìn)出口溫度對(duì)SiC造粒粉的影響進(jìn)口溫度過(guò)高,會(huì)使塔頂熱空氣過(guò)熱,當(dāng)霧滴升到高處遇到過(guò)熱空氣,會(huì)降低粘結(jié)劑的效果,最終影響粉料的壓制性能。出口溫度過(guò)高,霧滴能很快干燥,可造成顆粒過(guò)細(xì),松裝密度大,同時(shí)也易造成噴嘴堵塞。溫度過(guò)低時(shí),霧滴中溶劑蒸發(fā)慢,易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象,且粉料顆粒強(qiáng)度不夠,破碎顆粒較多,流動(dòng)性較差。?6.2SiC陶瓷片的相關(guān)力學(xué)性成能指標(biāo)?6.2.1SiC陶瓷片的收縮率、密度。經(jīng)計(jì)算,SiC陶瓷的各項(xiàng)收縮率及實(shí)際密度如表表6-2,采用游標(biāo)卡尺測(cè)定材料燒前和燒后的尺寸〔包括長(zhǎng)a、寬b和高h(yuǎn)。如表6-2燒失率編號(hào)燒結(jié)前燒結(jié)后a/mmb/mmh/mma/mmb/mmh/mm1#50.3350.3750.2550.406.766.6040.9140.8940.7141.645.535.47平均值50.3550.3256.6840.9041.1755.502#50.2650.3950.2350.186.816.8541.1040.9740.6240.775.485.40平均值50.32550.2056.8341.03540.6955.44表6-3密度a/mmb/mmh/mmM生/gM空/gM水/ga收縮率/%b收縮率/%h收縮率/%體積收縮率/%密度/<g/cm3>前后前后前后1#50.3540.9050.32541.1756.685.5028.252819.153018.818.117.845.283.19312#50.32541.03550.4140.6956.835.4428.1528.2119.326218.519.320.447.573.1687 通過(guò)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量陶瓷片各個(gè)方向的尺寸,進(jìn)而計(jì)算出各方向的收縮率。 計(jì)算公式：各方向的線(xiàn)收縮率：S=<L0-L>/L0×100%；體積收縮率：w=<1-<A*B*H>/<A0*C0*C0>>*100%； 碳化硅樣品的密度：рSiC=M生*р水/<M空-M水>。 通過(guò)計(jì)算可知到碳化硅樣品的密度符合無(wú)壓燒結(jié)碳化硅的密度分布〔3.14-3.18,大于碳化硅陶瓷的理論密度〔碳化硅陶瓷是3.21g/cm3；而線(xiàn)收縮率在18%以上,體積收縮率都在46%以上。一般來(lái)說(shuō),體積收縮率越大,表面積越小,坯體內(nèi)顆粒的自由能越小,陶瓷體致密度越高。通過(guò)三點(diǎn)抗彎來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度的測(cè)定,計(jì)算公式為〔兆牛頓/米2。其中 P—試樣斷裂時(shí)讀到的負(fù)荷值〔牛頓；L—支架兩支點(diǎn)間的跨距〔米；b—試樣橫截面寬〔米；h—試樣高度〔米。數(shù)據(jù)可從實(shí)驗(yàn)儀器直接讀出,強(qiáng)度如表6-4示表6-4強(qiáng)度試樣高度〔h試樣寬度〔b最大力三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度〔σb3單位mmmmNMPa第1根3494.08117.60燒結(jié)溫度過(guò)高和過(guò)低,都影響燒結(jié)體的致密程度,燒結(jié)體的致密程度直接影響其力學(xué)性能,碳化硅陶瓷的抗彎強(qiáng)度與硬度隨燒結(jié)溫度的變化與燒結(jié)溫度對(duì)密度的影響趨勢(shì)一致。溫度未達(dá)到最佳燒結(jié)溫度時(shí),燒結(jié)體的密度、強(qiáng)度、硬度數(shù)值均低于正常碳化硅陶瓷的性能指標(biāo)。由實(shí)驗(yàn)測(cè)量知陶瓷的抗彎強(qiáng)度為117.60MPa度要求。6.2.2結(jié)果討論<1>松裝密度小,影響松裝密度因素主要有;粉末粒度,粒度組成及形狀,顆粒內(nèi)間隙,一定顆粒級(jí)配可以得到高松裝密度粉體。松裝密度大小影響著成型時(shí)壓力大小,直接影響胚體致密度。松裝密度小說(shuō)明粉料形貌和尺寸分布不合理,也說(shuō)明粉料顆粒間相互影響小,粉料流動(dòng)性不好。為保證胚體體積密度的穩(wěn)定,松裝密度小時(shí),適當(dāng)加大壓制壓力。粉料的流動(dòng)性決定著它在模具中的充填速度與充填程度。<2>成形效果不是很理想。壓力大小,保壓時(shí)間和卸壓速率均對(duì)坯體的成型性能有一定影