Introducción al moldeo por inyección de cerámica

¿Has notado que cada vez más teléfonos inteligentes y productos portátiles inteligentes se fabrican con cerámica? ¿Sabes cómo se fabrican estas piezas? Como fabricante con 20 años de experiencia en inyección de metales, puedo decirles que también se inyecta cerámica, lo cual es parte del proceso de Moldeo por Inyección Cerámica. Déjame presentarte este proceso.

Introducción a la tecnología de moldeo por inyección de cerámica (CIM)

El moldeo por inyección de cerámica (CIM) es una fabricación proceso que utiliza moldeo por inyección Técnicas para producir componentes cerámicos complejos y de precisión. Este método es particularmente beneficioso para producir piezas cerámicas que son difíciles o imposibles de crear utilizando técnicas tradicionales de fabricación cerámica. La llegada de CIM ha ampliado significativamente la flexibilidad de diseño en el uso de materiales cerámicos. Aprovechando mi experiencia en inyección de metales, CIM introduce un paso adicional de fundir inicialmente la cerámica y luego endurecerla sobre rodillos durante el proceso. La introducción de especialistas equipo ha permitido utilizar el proceso CIM para la producción en masa de productos cerámicos, permitiendo un proceso de moldeo único sin necesidad de procedimientos posteriores.

Proceso CIM

El proceso de moldeo por inyección de cerámica es algo similar al del moldeo por inyección de metal. El polvo cerámico de sinterización por sí solo no posee propiedades de fluidez. Sin embargo, cuando se mezcla con un aglutinante, se vuelve fluido, haciendo que su Proceso de moldeo por inyección similar al del plástico. inyección. Los pasos incluyen:

  1. Mezcla de polvo cerámico.
  2. Inyección a alta presión de esta mezcla en un molde, llenando la cavidad del molde para crear una pieza "verde".
  3. Extracción de la parte 'verde' del molde, seguida de desaglomerado, proceso que elimina el aglutinante utilizado en el proceso de moldeo, dando como resultado una estructura porosa. Nota: La eliminación del aglutinante y la sinterización implican reacciones exotérmicas y de evaporación para eliminar el aglutinante de la preforma, dejando una pequeña porción del aglutinante.
  4. Sinterización de la pieza porosa: calentamiento en un horno a altas temperaturas, donde la pieza se sinteriza en una atmósfera oxidante, reductora o al vacío. Esto conduce al colapso final formando una pieza cerámica densa.
  5. Postprocesamiento, incluido pulido, esmerilado o mecanizado, para lograr la calidad superficial y la precisión dimensional deseadas.

Ventajas de CIM

El moldeo por inyección de cerámica ofrece varias ventajas:

  • Adecuado para producir formas complejas: la principal ventaja de CIM es su capacidad para fabricar diseños complejos y geometrías intrincadas que son difíciles de lograr con otros métodos de producción. Puede crear piezas con alta precisión y tolerancias estrictas, capaces de producir características tan pequeñas como 0.1 mm y espesores de pared de tan solo 0.2 mm.
  • Proceso de producción respetuoso con el medio ambiente: en comparación con los métodos tradicionales de producción de cerámica, CIM es más eficiente en cuanto a materiales y energía, y ofrece una opción de fabricación más sostenible. El uso de aglutinantes minimiza los residuos mediante un control preciso de la mezcla de polvo cerámico y la reciclabilidad de los no utilizados. materias primas.
  • Versátil para diversos materiales cerámicos:
    • Por ejemplo, las cerámicas de carburo, utilizadas en la producción de herramientas.
    • Cerámica de alúmina, compuesta principalmente de Al2O3, utilizada en crisoles, bujías de motores, materiales refractarios de alta temperatura, tubos de termopar, anillos de sellado y como herramientas y moldes de corte.
    • Cerámicas de nitruro de silicio, principalmente Si3N4, una cerámica de alta temperatura conocida por su resistencia a altas temperaturas, dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y autolubricación.
    • Cerámicas de carburo de silicio, principalmente SiC, una cerámica de alta resistencia y dureza que soporta altas temperaturas.

Parámetros de rendimiento de las piezas CIM

Cerámica de alúmina (AL 2 O 3) Cerámica de circonio (Zr0 2)
Rendimiento Unidad ≥ 95 ≥ 99 ≥ 99.5 ≥ 99.8 ZTA YIZ
Densidad a granel g / cm3 3.7 3.8-3.85 3.85 3.85 3.8-4.6 6
Dureza MPa ≥ 86 88 88 88 86-88 88-90
Resistencia a la flexión HRA≥ 300 350 400 400 172-450 900
Temperatura de funcionamiento máxima 1500 1500 1500 1500 1400-1500 1500
Coeficiente de expansión lineal × 10-6/℃ 7.5 8.2 8.2 8.2
Constante dieléctrica εr (20 ℃, 1MHz) 9 9.2 9.2 9.2
Perdida dieléctrica tanδ×10-4,1MHz 3 2 2 2
Resistividad de volumen Ω·cm(20 ℃) 10 13 10 14 10 14 10 14 10 13 10 14
Fuerza de ruptura KV/mm, CC ≥ 20 20 20 20
Resistencia a los ácidos mg/cm2 ≤ 0.7 0.7 0.7 0.7
Resistencia alcalina mg/cm2 ≤ 0.2 0.1 0.1 0.1
resistencia al desgaste gramos/cm2 ≤ 0.2 0.1 0.1 0.1
resistencia a la compresión MPa ≥ 2500 2500 2500 2800 2300-2900 2500
Fuerza flexible MPa ≥ 200 350 350 350
Modulos elasticos promedio general 300 350 350 350
Relación de Poisson (coeficiente de deformación transversal) 0.2 0.22 0.22 0.22
Conductividad Térmica W/m·k(20 ℃) 20 25 25 25 13-27 22

Desafíos en CIM

A pesar de sus muchas ventajas, producir CIM requiere una inversión significativa en equipos y moldes, incluidos los costos de moldes de inyección, inyección, desaglomerado, sinterización, mano de obra y control de calidad. El proceso de producción es complejo y requiere personal capacitado para mantener una calidad y un rendimiento constantes. Sin embargo, en comparación con los métodos tradicionales de fabricación de cerámica, CIM es más rentable. El alto nivel de automatización del proceso reduce los costos de mano de obra y la capacidad de producir piezas complejas en un solo paso reduce la necesidad de operaciones adicionales de mecanizado y ensamblaje.

El futuro de la CIM

Con el desarrollo de los teléfonos inteligentes y los dispositivos portátiles, la cerámica ofrece varias ventajas sobre los materiales tradicionales. No interfieren con las ondas electromagnéticas, lo que los hace muy adecuados para la comunicación inalámbrica. Además, la cerámica ofrece más opciones de colores y diseños, con una sensación de comodidad.

El moldeo por inyección de cerámica es una valiosa tecnología de fabricación con muchas ventajas, incluida la producción de piezas cerámicas de alta calidad con una precisión y consistencia excepcionales. A pesar de enfrentar desafíos, CIM ha ganado una aplicación generalizada en varios industrias. Con la aparición de nuevas aplicaciones y continuos avances tecnológicos, se espera que su popularidad aumente aún más. Los cuerpos cerámicos fabricados mediante el proceso CIM y las herramientas de moldeo por inyección especializadas ya han captado una mayor cuota de mercado.

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