wymagane ciśnienie 2015-12-01 Formowanie Wyrobów Ceramicznych Formowanie nadawanie kształtu połączone ze wstępnym zagęszczaniem, oba procesy związane są z przemieszczaniem ziaren fazy stałej. prasowanie Co może być przyczyną zagęszczania? na sucho prasowanie z mas półsuchych formowanie plastyczne odlewanie z gęstw 0 10 20 30 20 zawartość wody, % Prasowanie? 1
Prasowanie R R 0 dr μn R - siła działająca na element wypraski, R 0 - siła działająca na element wypraski w płaszczyźnie centralnej, dr - strata siły na wysokości dh, N - siła działająca na ścianki formy, m - współczynnik tarcia proszku o ścianki formy. zasypywanie proszku prasowanie usuwanie wypraski W jaki sposób przyłożyć nacisk? jednostronne pseudo-dwustronne dwustronne 2
Przegrupowanie granul (ziaren) Płynięcie plastyczne w objętości granul Rozkruszanie granul i płynięcie plastyczne 1 Etap formowania Napełnianie formy (w tym ruch dolnego stempla w dół) Czas trwania etapu [ s ] Czas trwania etapu [ % ] 1,338 39 2 Ruch górnego stempla w dół 0,394 12 3 Zaprasowanie wstępne (pierwsze) 0,320 9 4 Odgazowanie pre - zapraski 0,955 28 5 Zaprasowanie właściwe (drugie) 0,278 8 6 7 Wypchnięcie zapraski w okienka formy i poza prasę Powrót górnego stempla do pozycji wyjściowej 0,077 2 0,075 2 RAZEM 3,437 100 % 3
tarcie matryca z W C Największe niebezpieczeństwo? twardej stali miękkiej stali wielkość ziarna /szorstkość powierzchni 4
Krzywa prasowania Od czego zależy charakter krzywej prasowania? szeroki rozkład wielkości ziaren wąski rozkład wielkości ziaren 5
Prasowanie izostatyczne - CIP IDEA Prasowanie izostatyczne Krzywa prasowania Prasowanie izostatyczne Jak się to robi? wet bag dry bag 6
Prasowanie izostatyczne a izostatyczne Zalety szeroki zakres kształtów i wielkości wyrobów; jednorodność rozkładu gęstości prasowanego wyrobu; stosunkowo niskie koszty procesu; Wady wysoki koszt aparatury; stosunkowo słaba kontrola kształtów rozmiarów; Rapid prototyping Idea 7
Rapid prototyping - stereolitografia Francois Willeme w 1860 przedstawił ideę fotorzeźby, fotografowanie pod różnymi kątami dało możliwość wyrzeźbienia kopii 3D. Pierwsze rozwiązania techniczne powstały w 1980 r. Ideą jest produkowanie modelu 3D w oparciu o softwarowo zaprojektowane rozwiązanie graficzne. Rapid prototyping wspomagany jest systemami projektowania komputerowego: computer-aided design (CAD), computer-aided manufacturing (CAM), computer-aided engineering (CAE), computer numerical control (CNC). Rapid prototyping stereolitografia (SL) Jak to się robi? jednostkowy ruch podnośnika; usuwanie nadmiaru żywicy z trawionej powierzchni; twardnienie żywicy fotoutwardzalnej w miejscu oświetlenia laserem; powtórzenie procedury; Rapid prototyping stereolitografia (SL) 8
Rapid prototyping fused deposition modeling (FDM) Jak to się robi? głowice wyciskarki i podnośnik w pozycjach startowych; głowice nakładają odpowiednio warstwę materiału i warstwę umocowania; przesunięcie podnośnika; Rapid prototyping selektywne spiekanie laserowe (SSL) Jak to się robi? tłok podnośnika komory wyrobu wykonuje jednostkowe przesunięcie w dół; tłok komory zasilającej wykonuje jednostkowe przesunięcie w górę; rolka rozprowadza prekursor po powierzchni wyrobu; laser świeci tam gdzie trzeba; Rapid prototyping selektywne spiekanie laserowe (SSL) 9
Rapid prototyping laminated object manufacturing (LOM) Jak to się robi? warstwa prekursora jest rozwijana na podkładzie; rolka dociska warstwę do powierzchni wyrobu; laser tnie, nadtapia i łączy kolejne warstwy; Rapid prototyping drukowanie 3D Materiały Ceramiczne Wykład 4 Formowanie Formowanie Wyrobów Ceramicznych Rapid prototyping drukowanie 3D 10
Rapid prototyping drukowanie 3D W czym problem? Sposób formowania Kształt wyrobu Rodzaj produktu prasowanie jednoosiowe prasowanie izostatyczne odlewanie z gęstw wyciskanie i wtryskiwanie proste nie bardzo złożone złożone, folie złożone materiały zaawansowane materiały zaawansowane ceramika sanitarna, szlachetna, elektroceramika, materiały zaawansowane ceramika sanitarna, szlachetna, elektroceramika, materiały zaawansowane rapid prototyping dowolne? materiały zaawansowane 11
II Suszenie Suszenie wyrobów Proces suszenia jest to jednostkowa operacja technologiczna z użyciem ciepła w której, w określonych warunkach, woda (lub inna ciecz służąca do utworzenia masy lejnej lub plastycznej) jest usuwana z ciała stałego. Zastosowanie ciepła odróżnia suszenie od innych metod usuwania wody jak: odwirowania, dekantacji, filtracji czy sublimacji. Dodatkową zaletą zastosowania ciepła w usuwaniu wody, jest możliwość usunięcia różnych rodzajów wody, jaką spotyka się w ciałach stałych. Suszenie należy do najbardziej energochłonnych operacji w technologii ceramiki. Suszenie, w wielu przypadkach, decyduje o jakości gotowego produktu, jak również o ekonomice procesu. Suszarnictwo jest działem inżynierii procesowej, zajmującym się problemami suszenia ciał stałych oraz zawiesin. Zastosowanie procesu suszenia w przemyśle jest bardzo duże (produkcja nawozów sztucznych, wielkocząsteczkowych materiałów organicznych, sztucznych barwników, 35 włókien, owoców, warzyw, mięsa i cukru) Suszenie wyrobów Cel procesu suszenia usunięcie nadmiaru wody z wyrobu (2-5%), zwiększenie wytrzymałości mechanicznej, spiekania; przygotowanie wyrobu do masa wyrobu mokrego masa wyrobu suchego zawartość wody (%) 100 masa wyrobu suchego Woda w zaformowanym wyrobie ceramicznym może być związana: mechanicznie, fizycznie oraz chemicznie. Jak oznaczyć rodzaj i zawartość wody w wyrobie? 12
Suszenie wyrobów Zjawiska zachodzące w trakcie suszenia: - dyfuzja wody do powierzchni wyrobu, - parowanie wody z powierzchni, - transport pary wodnej od powierzchni wyrobu, gradient temperatury gradient wilgoci zawartość wody powierzchnia wyrobu II Suszenie wyrobów Od czego zależy kinetyka suszenia? wielkość wyrobu, kształt wyrobu wielkość jego powierzchni, rozkład wielkości porów w wyrobie, temperatura, ciśnienie i wilgotność zewnętrzna, gradient temperatur i wilgotności, sposób suszenia, Jakie są konsekwencje źle prowadzonego procesu suszenia? II Suszenie wyrobów strategie suszenia Proces suszenia kontrolowany jest dyfuzją wody zarówno wewnątrz materiału jak i w jego otoczeniu (para wodna). Możliwe są trzy relacje ilościowe: ilość wilgoci dopływającej z wnętrza wyrobu na jego powierzchnię równa jest ilości wilgoci odparowywanej z tej powierzchni, odparowywanie wilgoci z powierzchni wyrobu jest szybsze niż jej dopływ z wnętrza, ilość wilgoci dopływającej z wnętrza przekracza możliwości jej odparowania z powierzchni. Niewielki gradient temperatur powolny wzrost temperatury przy dużej różnicy wilgotności między wyrobem a otoczeniem; Niewielki gradient wilgoci powolny spadek wilgotności zewnętrznej w podwyższonej temperaturze; 13
II Suszenie wyrobów strategie suszenia wilgotność szybkość temperatura II Suszenie wyrobów sposoby suszenia Suszenie naturalne cegły II Suszenie wyrobów sposoby suszenia Suszarnia komorowa działanie okresowe, suszenie powietrzem o kontrolowanej wilgotności i temperaturze; 14
II Suszenie wyrobów sposoby suszenia Suszarnia tunelowa działanie ciągłe, suszenie powietrzem (spalinami) o kontrolowanej wilgotności i temperaturze; II Suszenie wyrobów sposoby suszenia Suszarnia mikrofalowa działanie ciągłe, suszenie sekwencyjne promiennikami mikrofalowymi, skrócenie czasu procesu nawet do 1 h, II Suszenie wyrobów sposoby suszenia Suszarnia próżniowa działanie okresowe, suszenie pod obniżonym ciśnieniem w niskich temperaturach, 15
Materiały Ceramiczne Wykład 4 Formowanie 16